(57)【要約】【課題】  燃料電池の出力特性が変化したときにも、燃料電池の発電効率を高く維持する技術を提供する。【解決手段】  燃料電池システム２２が備える燃料電池の出力電力（ＦＣ許容電力）は、供給ガス量に基づき、記憶した出力特性を参照して決定する。２次電池２６が出力すべき電力は、負荷要求に基づく要求電力と、上記ＦＣ許容電力との差として求められる。ここで、２次電池２６が上記電力を出力するときの電圧を変動させた値を、ＤＣ／ＤＣコンバータ２８の電圧指令とし、負荷要求に応じた電力を駆動モータ３２が消費するように駆動インバータ３０を駆動する。その結果、燃料電池の出力電力は、ＦＣ許容電力の近傍で変動する。このときの燃料電池の出力電流および電圧を測定して、新たに出力特性を取得する。その後、同じガスに対しては、新たに取得した出力特性に基づいて、ＦＣ許容電力を決定する。【選択図】図１
2007194223.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池を備え、所定の負荷に電力を供給する電源システムであって、
前記燃料電池の出力特性を予め記憶する記憶部と、
前記出力特性を参照して、前記燃料電池の目標出力ポイントを決定する出力ポイント決定部と、
前記出力ポイント決定部が決定した前記目標出力ポイントの近傍で、前記燃料電池からの出力電力を変動させる出力制御部と、
前記燃料電池の出力電力が変動した結果得られる前記燃料電池の出力特性を取得する出力特性取得部と
を備え、
前記出力制御部は、前記出力特性取得部で取得された出力特性に応じて、修正された出力ポイントで前記燃料電池から電力を出力させる
電源システム。
【請求項２】
請求項１記載の電源システムであって、
前記出力ポイント決定部は、前記出力特性取得部が前記出力特性を取得した後は、前記記憶部が記憶する前記出力特性に代えて、前記取得した出力特性を参照して前記目標出力ポイントを決定する
電源システム。
【請求項３】
請求項１または２記載の電源システムであって、
前記燃料電池に供給されるガスの量に関する情報を取得するガス量取得部をさらに備え、
前記記憶部は、前記燃料電池の出力特性と供給ガス量との関係を予め記憶しており、
前記出力ポイント決定部は、前記ガス量取得部が取得したガス量に基づき、前記出力特性を参照して、前記目標出力ポイントを決定する
電源システム。
【請求項４】
請求項３記載の電源システムであって、
前記出力制御部によって前記燃料電池の出力電力を変動させる処理が１回行なわれる間に、前記供給されるガス量の変動する割合が、１０％未満である
電源システム。
【請求項５】
請求項１ないし４いずれか記載の電源システムであって、
電源配線に対して前記燃料電池と並列に接続された蓄電器と、
前記負荷の要求する電力と、前記出力ポイント決定部が決定した前記目標出力ポイントで前記燃料電池が発電する電力との差として、前記蓄電器が出力すべき電力を決定する蓄電器出力決定部と
をさらに備え、
前記出力制御部は、前記電源システムから前記負荷の要求する電力が出力されるように、前記燃料電池からの出力電力と共に、前記蓄電器からの出力電力を、前記蓄電器出力決定部が決定した前記電力の近傍で変動させる
電源システム。
【請求項６】
請求項５記載の電源システムであって、
前記燃料電池から出力される電力を前記電源配線に伝える際に電圧の変換を行なうＤＣ／ＤＣコンバータをさらに備え、
前記蓄電器は２次電池であり、
前記出力制御部は、前記電源配線における電圧が、前記蓄電器出力決定部が決定した電力を前記２次電池が出力するときの前記２次電池の電圧の近傍で変動するように、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を設定する
電源システム。
【請求項７】
請求項５記載の電源システムであって、
前記蓄電器は、ＤＣ／ＤＣコンバータを介して前記電源配線に接続される２次電池であり、
前記出力制御部は、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を、前記目標出力ポイントにおける前記燃料電池の出力電圧の近傍で変動するように設定する
電源システム。
【請求項８】
請求項１ないし７記載の電源システムであって、
前記出力ポイント決定部は、前記燃料電池の出力電力がほぼ最大となるように、前記目標出力ポイントを決定する
電源システム。
【請求項９】
請求項３記載の電源システムであって、
前記出力ポイント決定部は、前記出力特性取得部が前記出力特性を取得した後は、前記燃料電池に供給されるガス量が再び同じとなるときには、前記出力制御部が前記燃料電池の出力電力を変動させたときに該出力電力が最大となったときの前記燃料電池の出力ポイントを、前記目標出力ポイントとして決定する
電源システム。
【請求項１０】
ガスの供給を受けて発電を行なう燃料電池を備え、所定の負荷に電力を供給する電源システムの制御方法であって、
（ａ）前記燃料電池の出力特性を予め記憶する工程と、
（ｂ）前記出力特性を参照して、前記燃料電池の目標出力ポイントを決定する工程と、
（ｃ）前記（ｂ）工程で決定した前記目標出力ポイントの近傍で、前記燃料電池からの出力電力を変動させる工程と、
（ｄ）前記（ｃ）工程で前記燃料電池の出力電力を変動させた結果得られる前記燃料電池の出力特性を取得する工程と、
（ｅ）前記（ｄ）工程で取得された出力特性に応じて、修正された出力ポイントで前記燃料電池から電力を出力させる工程と
を備える電源システムの制御方法。
【請求項１１】
請求項１０記載の電源システムの制御方法であって、
前記（ｂ）工程は、前記（ｄ）工程で前記出力特性を取得した後には、前記（ａ）工程で記憶した前記出力特性に代えて、前記（ｄ）工程で取得した前記出力特性を参照して、前記出力ポイントを決定する
電源システムの制御方法。
【請求項１２】
請求項１０または１１記載の電源システムの制御方法であって、
（ｅ）前記燃料電池に供給されるガスの量に関する情報を取得する工程をさらに備え、
前記（ａ）工程は、前記燃料電池の出力特性と供給ガス量との関係を予め記憶する工程であり、
前記（ｂ）工程は、前記（ｅ）工程で取得したガス量に基づき、前記出力特性を参照して、前記目標出力ポイントを決定する
電源システムの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、燃料電池を備える電源システムおよびその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、水素を含有する燃料ガスと酸素を含有する酸化ガスとの電気化学反応によって、起電力を得る。燃料電池は、出力電流と出力電圧との間に所定の関係があり、このような出力電流−出力電圧特性（出力特性）は、例えば燃料電池に供給されるガス量に応じて変化する。燃料電池における出力電流−出力電圧特性の一例を図１３に実線で示す。このような出力電流−出力電圧特性を参照すると、燃料電池に供給されるガス量に応じて、最も出力電力が大きくなるポイント、すなわち発電効率が最も高くなるポイントを設定することができる。この結果、図１４のように、供給ガス量と、このような量のガスを供給されたときに発生しうる電力の最大値とを対応させることができる。そのため、燃料電池の発電を行なう際に、供給ガス量を求め、図１４に示す図に基づいて燃料電池の出力ポイントを決定することで、供給ガス量が変化しても常に発電効率を高く維持しつつ燃料電池の発電を行なうことが可能となる。
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１２０５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、図１３に示すような出力電流−出力電圧特性は、供給ガス量だけでなく、他の要因によっても変化する。例えば、供給されるガスの組成や、ガスの圧力、燃料電池内部の温度や湿度など、種々の要因の影響を受ける。出力特性が、図１３に実線で示した想定特性であるものとして、動作ポイントと示した出力ポイントで運転を行なっているときに、実際の出力特性が、波線で示した実特性に変化してしまっているということが起こりうる。そのため、上記のように供給ガス量など所定の要因を検出して、これに基づいて出力ポイントを設定していても、他の要因に起因して出力特性が変化するときには、発電効率を充分に高く維持できなくなるおそれがある。
【０００５】
例えば、供給ガス量と、望ましい出力電力との関係として、図１４に実線で示す関係に基づいて出力ポイント設定の制御を行なっていたとする。このとき、負荷要求が変化して、燃料電池の出力電力をＷｃからＷｄに変化させるときには、燃料電池に供給するガス量を、出力電力Ｗｃに対応するＱｃから、出力電力Ｗｄに対応するＱｄに増加させる制御を行なうことになる。しかしながら、このとき、何らかの要因で出力電流−出力電圧特性が変化して、供給ガス量と望ましい出力電力との関係が、図１４で波線で示す関係に変化していた場合には、Ｗｄの電力を得るために必要は供給ガス量は、Ｑｅとなる。すなわち、（Ｑｄ−Ｑｅ）のガス量が無駄となり、燃料電池の発電効率が低下してしまう。
【０００６】
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、燃料電池の出力特性が変化したときにも、燃料電池の発電効率を高く維持する技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明は、燃料電池を備え、所定の負荷に電力を供給する電源システムであって、
前記燃料電池の出力特性を予め記憶する記憶部と、
前記出力特性を参照して、前記燃料電池の目標出力ポイントを決定する出力ポイント決定部と、
前記出力ポイント決定部が決定した前記目標出力ポイントの近傍で、前記燃料電池からの出力電力を変動させる出力制御部と、
前記燃料電池の出力電力が変動した結果得られる前記燃料電池の出力特性を取得する出力特性取得部と
を備え、
前記出力制御部は、前記出力特性取得部で取得された出力特性に応じて、修正された出力ポイントで前記燃料電池から電力を出力させることを要旨とする。
【０００８】
このような電源システムによれば、燃料電池の真の出力特性が、記憶部が記憶する出力特性からずれてしまった場合にも、燃料電池の出力ポイントとして、より望ましい出力ポイント（燃料電池における発電効率がより高くなる出力ポイント）を選択することができる。
【０００９】
なお、燃料電池では、所定量のガスが供給されて、適当な大きさの負荷が接続されているときには、出力電流と出力電圧とは１対１に対応する。そのため、燃料電池の出力特性とは、燃料電池における出力電流と出力電圧との関係ということができる。
【００１０】
本発明の電源システムにおいて、
前記出力ポイント決定部は、前記出力特性取得部が前記出力特性を取得した後は、前記記憶部が記憶する前記出力特性に代えて、前記取得した出力特性を参照して前記目標出力ポイントを決定することとしても良い。
【００１１】
このような構成とすれば、燃料電池の出力ポイントを修正するために用いる出力特性として、新たに取得した出力特性を用いるため、このような動作を繰り返すことで、真の出力特性により近い出力特性を取得することができると共に、より望ましい出力ポイントを選択することができる。
【００１２】
本発明の電源システムにおいて、
前記燃料電池に供給されるガスの量に関する情報を取得するガス量取得部をさらに備え、
前記記憶部は、前記燃料電池の出力特性と供給ガス量との関係を予め記憶しており、
前記出力ポイント決定部は、前記ガス量取得部が取得したガス量に基づき、前記出力特性を参照して、前記目標出力ポイントを決定することとしても良い。
【００１３】
このような構成とすれば、供給ガス量に対応して出力特性が新たに取得されるため、供給ガス量が変動しても、供給ガス量に応じて燃料電池の出力ポイントの修正が行なわれる。
【００１４】
このような本発明の電源システムにおいて、
前記出力制御部によって前記燃料電池の出力電力を変動させる処理が１回行なわれる間に、前記供給されるガス量の変動する割合が、１０％未満であることとしても良い。
【００１５】
このように、ガス流量が変化する速さに比べて、燃料電池の出力電力を変動させる処理を行なう速さが充分に速いことにより、ガス量に応じて出力ポイントを修正する動作を、支障なく行なうことができる。
【００１６】
また、本発明の電源システムにおいて、
電源配線に対して前記燃料電池と並列に接続された蓄電器と、
前記負荷の要求する電力と、前記出力ポイント決定部が決定した前記目標出力ポイントで前記燃料電池が発電する電力との差として、前記蓄電器が出力すべき電力を決定する蓄電器出力決定部と
をさらに備え、
前記出力制御部は、前記電源システムから前記負荷の要求する電力が出力されるように、前記燃料電池からの出力電力と共に、前記蓄電器からの出力電力を、前記蓄電器出力決定部が決定した前記電力の近傍で変動させることとしても良い。
【００１７】
このような本発明の電源システムにおいて、
前記燃料電池から出力される電力を前記電源配線に伝える際に電圧の変換を行なうＤＣ／ＤＣコンバータをさらに備え、
前記蓄電器は２次電池であり、
前記出力制御部は、前記電源配線における電圧が、前記蓄電器出力決定部が決定した電力を前記２次電池が出力するときの前記２次電池の電圧の近傍で変動するように、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を設定することとしても良い。
【００１８】
あるいは、本発明の電源システムにおいて、
前記蓄電器は、ＤＣ／ＤＣコンバータを介して前記電源配線に接続される２次電池であり、
前記出力制御部は、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を、前記目標出力ポイントにおける前記燃料電池の出力電圧の近傍で変動するように設定することとしても良い。
【００１９】
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、電源システムの制御方法や、電源システムを搭載する電気自動車などの形態で実現することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
次に、本発明の実施の形態を実施例に基づいて以下の順序で説明する。
Ａ．装置の全体構成：
Ｂ．燃料電池の出力ポイントの制御：
Ｃ．第２実施例：
Ｄ．変形例：
【００２１】
Ａ．装置の全体構成：
図１は、本発明の第１実施例である電気自動車１０の構成の概略を表わすブロック図である。電気自動車１０は、電源システム１５を備えている。電源システム１５から電力を供給される負荷として、高圧補機４０と、駆動インバータ３０を介して電源システム１５に接続される駆動モータ３２とを備えている。これら電源システム１５と負荷との間には、配線５０が設けられており、この配線５０を介して、電源システム１５と負荷との間で電力がやり取りされる。
【００２２】
電源システム１５は、燃料電池システム２２と、２次電池２６とを備えている。燃料電池システム２２は、後述するように発電の本体である燃料電池を備えており、ＤＣ／ＤＣコンバータ２８を介して配線５０に接続している。このＤＣ／ＤＣコンバータ２８と、２次電池２６とは、上記配線５０に対して並列に接続されている。さらに配線５０には、燃料電池へ電流が逆流するのを防止するためのダイオード４２がさらに設けられている。
【００２３】
図２は、燃料電池システム２２の構成の概略を表わす説明図である。燃料電池システム２２は、燃料電池６０と、燃料ガス供給部６１と、ブロワ６４とを備えている。本実施例では、燃料電池６０として、固体高分子型燃料電池を用いている。
【００２４】
燃料ガス供給部６１は、燃料電池６０に対して、水素を含有する燃料ガスを供給する装置であり、例えば、改質燃料のタンクと改質器とを備えることとすればよい。改質燃料としては、天然ガス等の気体炭化水素、ガソリン等の液体炭化水素、エタノールなどのアルコール類やアルデヒド類など、種々のものを選択可能である。改質器は、用いる改質燃料に応じた改質触媒を内部に備えて、改質燃料の供給を受けて改質反応を進行し、水素リッチな改質ガスを生成する。なお、燃料ガス供給部６１では、この改質ガスを燃料電池６０に供給するのに先立って、さらに一酸化炭素濃度の低減を行なうことが望ましい。
【００２５】
あるいは、燃料ガス供給部６１を、内部に水素を貯蔵し、水素ガスを燃料ガスとして燃料電池６０に供給する装置とすることもできる。このような場合には、例えば、燃料ガス供給部６１が水素ボンベを備えることとすればよい。あるいは、水素吸蔵合金を内部に有する水素タンクを備えることとし、上記水素吸蔵合金に水素を吸蔵させることによって水素を貯蔵することとしても良い。このような改質ガスあるいは水素ガスは、燃料ガス供給路６２を介して燃料電池６０のアノードに供給され、電気化学反応に供される。電気化学反応で利用されなかった残りの水素ガスは、燃料ガス排出路６３に排出される。
【００２６】
また、ブロワ６４が取り込んだ圧縮空気は、酸化ガス供給路６５によって、酸化ガスとして燃料電池６０のカソードに供給される。燃料電池６０から排出されるカソード排ガスは、カソード排ガス路６６に導かれて外部に排出される。なお、燃料ガス供給路６２，酸化ガス供給路６５には、それぞれ、各流路を通過するガス流量を検出するための流量センサ６７，６８が設けられている。また、燃料電池システム２２において、燃料ガスあるいは酸化ガスを加湿する加湿器を、燃料ガス供給路６２や酸化ガス供給路６５にさらに設けることとしても良い。
【００２７】
２次電池２６としては、鉛蓄電池や、ニッケル−カドミウム蓄電池、ニッケル−水素蓄電池、リチウム２次電池など種々の２次電池を用いることができる。この２次電池２６は、燃料電池システム２２の始動時に、燃料電池システム２２の各部を駆動するための電力を供給したり、燃料電池システム２２の暖機運転が完了するまでの間、各負荷に対して電力を供給する。また、本実施例の電源システム１５では、燃料電池６０が定常状態で発電を行なうときにも、負荷が所定の値よりも大きくなる場合には、２次電池２６によって電力を補うことが可能となっている。
【００２８】
また、図１に示すように、２次電池２６には、２次電池２６の残存容量（ＳＯＣ）を検出するための残存容量モニタ２７が併設されている。本実施例では、残存容量モニタ２７は、２次電池２６における充電・放電の電流値と時間とを積算するＳＯＣメータとして構成されている。あるいは、残存容量モニタ２７は、ＳＯＣメータの代わりに電圧センサによって構成することとしてもよい。２次電池２６は、その残存容量が少なくなるにつれて電圧値が低下するという性質を有しているため、電圧を測定することによって２次電池２６の残存容量を検出することができる。
【００２９】
ＤＣ／ＤＣコンバータ２８は、出力側の目標電圧値を設定することによって、配線５０における電圧を調節し、これによって２次電池２６からの出力電圧を調節して、その結果として燃料電池６０の発電量を制御する。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ２８は、燃料電池６０と配線５０との接続状態を制御するスイッチとしての役割も果たしており、燃料電池６０が発電を停止するときには、燃料電池６０と配線５０との接続を切断する。なお、ＤＣ／ＤＣコンバータ２８と燃料電池６０とを接続する配線には、燃料電池６０からの出力電流を検出する電流計４５と、燃料電池６０からの出力電圧を検出する電圧計４６とが設けられている。
【００３０】
電源システム１５から電力の供給を受ける負荷の一つである駆動モータ３２は、同期モータであって、回転磁界を形成するための三相コイルを備えている。この駆動モータ３２は、駆動インバータ３０を介して電源システム１５から電力の供給を受ける。駆動インバータ３０は、上記駆動モータ３２の各相に対応してスイッチング素子としてのトランジスタを備えるトランジスタインバータである。駆動モータ３２の出力軸３６は、減速ギヤ３４を介して車両駆動軸３８に接続している。減速ギヤ３４は、駆動モータ３２が出力する動力を、その回転数を調節した上で車両駆動軸３８に伝える。
【００３１】
また、他の負荷である高圧補機４０は、電源システム１５から供給される電力を、３００Ｖ以上の電圧のまま利用する装置である。高圧補機４０としては、例えば、燃料電池６０に空気を供給するためのブロワ６４（図２参照）を挙げることができる。さらに、燃料電池６０を冷却するために、燃料電池６０内部に冷却水を循環させるための冷却ポンプ（図示せず）も、高圧補機４０に含まれる。これらの装置は、燃料電池システム２２に含まれる装置であるが、図１においては、電源システム１５の外側に、高圧補機４０として示した。さらに、高圧補機４０としては、燃料電池システム２２に含まれるものの他に、例えば電気自動車１０が備える空調装置（エアコン）が含まれる。
【００３２】
また、電気自動車１０は、制御部４８をさらに備えている。制御部４８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４８は、既述した電流計４５および電圧計４６が出力する信号や、残存容量モニタ２７が出力する信号、あるいは、車両の運転に関して入力される指示信号を取得する。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ２８，燃料電池システム２２、駆動インバータ３０、高圧補機４０などに駆動信号を出力する。
【００３３】
Ｂ．燃料電池の出力ポイントの制御：
本実施例の電源システム１５では、燃料電池６０の出力ポイントは、燃料電池に供給されるガス量に基づいて設定している。図３は、燃料電池６０における出力電流−出力電圧特性（出力特性）が、ガス量に応じて変化する様子を表わす説明図である。図３では、供給ガス量をＦ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４と増やすに従って、出力電流−出力電圧特性が変化する様子を示している。
【００３４】
図３に示すように、所定の量のガスを供給して燃料電池６０において発電を行なう際には、出力電流が大きくなるに従って、出力電圧は次第に低下する。そのため、出力電流と出力電圧との積として表わされる燃料電池６０からの出力電力は、所定の最大値を示し、この出力電力の最大値は、供給ガス量に応じてそれぞれ定めることができる。図４は、燃料電池６０における出力電流と出力電力との関係を表わす図であり、図３と同様に、供給ガス量をＦ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４と増やすに従って上記関係が変化する様子を示している。図３および図４では、一例として、供給ガス量がＦ２のときには、出力電力は最大値Ｐｍとなり、このときの出力電流はＩｍ（出力電圧はＶｍ）であることを示す。
【００３５】
本実施例の電源システム１５では、制御部４８が備える既述したＲＯＭにおいて、供給ガス量ごとに、各々のガス量に対応した出力電流−出力電圧特性が記憶されている。電源システム１５が記憶する燃料電池の出力特性は、ガス量以外に出力特性に影響し得る他の条件（供給ガスの組成や圧力、内部温度や湿度）を一定として測定した結果に基づいており、燃料電池の出力ポイントを決定する際の基準となる出力特性として記憶されている。本実施例の電源システム１５では、燃料電池の発電を行ないながら出力特性の変化を検出し、上記基準となる出力特性を修正しつつ、発電状態の制御を行なっている。
【００３６】
電源システム１５の運転状態を制御する際には、本実施例では、供給ガス量を測定し、上記記憶した出力特性を参照することによって、そのときに燃料電池６０から出力可能な電力の最大値を求める。そして、供給ガス量に応じて求められるこのような出力電力の最大値を、燃料電池６０が出力電力可能な電力としている。なお、本実施例では、酸化ガスが充分量供給されているときに燃料ガス量を変化させたときの出力特性と、燃料ガスが充分量供給されているときに酸化ガス量を変化させたときの出力特性と、の両方を記憶している。燃料電池６０に供給される燃料ガス量と酸化ガス量を検出したときに、より不足する側のガス量に対応する出力特性を参照して、そのときに燃料電池６０が出力電力可能な電力量を求める。
【００３７】
図５は、電源システム１５の稼働中に、制御部４８において実行される出力ポイント制御処理ルーチンを表わすフローチャートである。本ルーチンが実行されると、制御部４８は、まず、カウンタのリセットを行なう（ステップＳ１００）。このカウンタは、燃料電池６０の出力特性を知るために、燃料電池の出力電流および出力電圧の測定を所定回数行なうためのものである。
【００３８】
次に、負荷要求の読み込みを行なう（ステップＳ１１０）。負荷要求とは、所望の走行状態を実現するのに駆動インバータ３０が要する電力であり、電気自動車１０の車速およびアクセル開度に基づいて定まる。
【００３９】
そして、ステップＳ１１０で読み込んだ負荷要求に基づいて、電源システム１５に要求されている要求電力Ｐreq を算出する（ステップＳ１２０）。なお、要求電力Ｐreq を算出する際には、上記駆動インバータ３０が要する電力に加えて、高圧補機４０の消費電力も考慮される。
【００４０】
次に、流量センサ６７，６８より、燃料ガス供給路６２を通過する燃料ガスの流量と、酸化ガス供給路６５を通過する酸化ガスの流量とに関する情報を取得する（ステップＳ１３０）。なお、燃料ガスの流量とは、燃料ガス供給部６１が改質ガスを生成する場合には改質ガスの流量であり、燃料ガス供給部６１が水素ガスを貯蔵する場合には水素ガスの流量である。また、酸化ガスの流量とは、ブロワ６４によって供給される圧縮空気の流量である。このような改質ガスの流量や水素ガスの流量、あるいは圧縮空気の流量もまた、負荷要求の大きさに応じて制御される。しかしながら、これら燃料ガスや酸化ガスの流量が制御を受けて変化する速度は、図５に示した処理ルーチンが実行される速度に比べると極めて遅い。そのため、本ルーチンを実行する際には、このステップＳ１３０でガス流量を取り込むと、ガス流量はこの値で略一定であるものと扱って、以下の処理を行なっている。
【００４１】
その後、ステップＳ１３０で読み込んだガス流量に基づいて、制御部４８のＲＯＭに記憶する既述した出力特性を参照して、そのときに燃料電池６０が出力可能な電力（ＦＣ許容電力）Ｐpermを決定する（ステップＳ１４０）。すなわち、上記出力特性に基づいて、ステップＳ１３０で読み込んだガス流量を供給される燃料電池が出力可能な最大電力を、ＦＣ許容電力Ｐpermとして決定する。
【００４２】
燃料電池６０が出力可能な電力Ｐpermを決定すると、次に、２次電池２６が出力すべき電力ＰBAT を、ステップＳ１２０で算出した要求電力Ｐreq と、上記ＦＣ許容電力Ｐpermとの差（Ｐreq −Ｐperm）として算出する（ステップＳ１５０）。ここで、残存容量モニタ２７から、２次電池２６のＳＯＣを読み込み（ステップＳ１６０）、これに基づいて、２次電池２６の目標電圧ＶBATaimを決定する（ステップＳ１７０）。
【００４３】
ここで、制御部４８は、既述した燃料電池６０の出力特性に加えて、２次電池２６の出力電流−出力電圧特性に関するデータをＲＯＭ内に記憶している。図６は、制御部４８が記憶してる上記データの一例を表わす説明図である。図６に示すように、２次電池２６の出力電流−出力電圧特性は、ＳＯＣによって変化するものであり、ＳＯＣが決まれば、そのときの出力特性が定まる。図６では、ＳＯＣの小さな順に、出力電流−出力電圧特性がＧ１，Ｇ２，…，Ｇ５となることを表わしている。ステップＳ１６０においてＳＯＣを取り込むと、制御部４８は、そのＳＯＣに対応する出力電流−出力電圧特性をＲＯＭから読み出す。そして、ステップＳ１７０では、この読み出した出力特性に基づいて、ステップＳ１５０で算出した２次電池２６が出力すべき電力ＰBAT に相当する電力を出力するための、２次電池２６の目標電圧ＶBATaimを決定する。
【００４４】
具体的には、例えば、検出されたＳＯＣに対応した出力電流−出力電圧特性として、図６における特性Ｇ３が読み出されたとする。この場合、制御部４８は、その読み出された特性Ｇ３において出力電圧と出力電流の積（すなわち、２次電池２６の出力電力）が、上記ＰBAT に略等しくなるポイントを算出する。今、このポイントが図６に示すＰn であるとすると、そのポイントＰn での２次電池２６の出力電圧Ｖn を、２次電池２６に要求される目標出力ＶBATaimとしてステップＳ１７０において決定する。
【００４５】
次に、ステップＳ１７０で決定した２次電池２６の目標電圧ＶBATaimにサイン波を重畳することによって、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧の指令値Ｖord を設定する（ステップＳ１８０）。目標電圧ＶBATaimにサイン波（ｓｉｎωｔ）を重畳した様子を、図７（Ａ）に示す。そして、ＤＣ／ＤＣコンバータ２８と駆動インバータ３０に対して駆動信号を出力する（ステップＳ１９０）。ここで、ＤＣ／ＤＣコンバータ２８に対しては、駆動信号として、ステップＳ１８０で設定したＤＣ／ＤＣコンバータの電圧指令Ｖord が出力される。また、駆動インバータ３０に対しては、ステップＳ１１０で読み込んだ負荷要求に基づいて駆動信号を出力する。
【００４６】
これによって、駆動モータ３２では負荷要求に応じた電力が消費されると共に、電源システム１５からは、ステップＳ１２０で算出した要求電力Ｐreq に相当する電力が出力される。このとき、ＤＣ／ＤＣコンバータ２８の電圧指令値が上記のように変動することにより、この変動に伴って２次電池２６からの出力電力ＰBAT も変動する。また、燃料電池６０からの出力電圧ＰFCは、要求電力Ｐreq と２次電池２６の出力電力ＰBAT との差に相当する電力となる。そのため、２次電池２６からの出力電力ＰBAT が変動するのに伴って、燃料電池６０からの出力電圧ＰFCもまた変動する。図７（Ａ）に示すようにＤＣ／ＤＣコンバータの電圧指令を変動させたときに、２次電池２６出力電力ＰBAT および燃料電池６０出力電力ＰFCが変動する様子を、図７（Ｂ）に示す。
【００４７】
ここで、制御部４８は、既述したカウンタの値を一つ進める処理を行なう（ステップＳ２００）。ステップＳ２００の処理は、ステップＳ１００で一旦カウンタをリセットした後に、以下のステップＳ２１０において燃料電池６０の出力状態を検出する動作を何回繰り返したかを計測するためのものである。
【００４８】
次に、燃料電池６０の出力電流および出力電圧を、それぞれ、電流計４５および電圧計４６から取り込む（ステップＳ２１０）。そして、既述したカウンタの値が、予め定めた所定の値ｎに達したかどうかを判断する（ステップＳ２２０）。カウンタの値がｎに達していないときには、ステップＳ２００に戻り、カウンタの値を一つ進めて、ステップＳ２１０の処理を処理を再び行なう。これにより、２次電池２６の出力電力ＰBAT と燃料電池６０の出力電力ＰFCとが変動する状態で、燃料電池６０の出力電流および出力電圧を測定する動作がｎ回繰り返される。
【００４９】
また、上記のように燃料電池の出力電力ＰFCが変動するときに、燃料電池６０の出力電流が変動する様子を図７（Ｃ）に、燃料電池６０の出力電圧が変動する様子を図７（Ｄ）に示す。図７（Ｃ）および（Ｄ）では、図５のステップＳ２１０において電流および電圧が取り込まれたポイントを、丸を付して示した。カウンタの値がｎに達するまでステップＳ２００からＳ２２０の処理を繰り返すことで、燃料電池６０の出力電流や出力電圧が変動する間に、図７（Ｃ）、（Ｄ）に示すようにｎ個のポイント（図７（Ｃ）、（Ｄ）ではｎ＝１４）で電流値および電圧値の検出が行なわれる。
【００５０】
なお、図７（Ｃ）に示すように、燃料電池６０の出力電流は、ステップＳ１４０で決定した許容電力Ｐpermを燃料電池６０が発電するときの出力電流Ｉpermの近傍で変動する。また、図７（Ｄ）に示すように、燃料電池６０の出力電圧は、同じく許容電力Ｐpermを燃料電池６０が発電するときの出力電圧Ｖpermの近傍で変動する。
【００５１】
ステップＳ２２０においてカウンタの値がｎに達したと判断されると、上記のように電流値および電圧値をｎ回測定した結果に基づいて、新たな出力特性を得て（ステップＳ２３０）、本ルーチンを終了する。
【００５２】
燃料電池６０の出力電流および出力電圧をｎ回測定することによって得られる新たな出力特性の一例を図８に示す。この新たな出力特性は、本ルーチンを繰り返し行なう過程で、ステップＳ１３０で次回再び同じガス量が検出されたときに用いられる。すなわち、ステップＳ１４０において、予め記憶している出力特性に代えて、この新たな出力特性が参照されて、ＦＣ許容電力Ｐpremが決定される。
【００５３】
新たな出力特性を得る具体的な方法を、以下に例示する。まず、ステップＳ２３０では、ｎ回測定した出力電流と出力電圧の組み合わせのうち、両者の積である出力電力ＰFCが最も大きくなる組み合わせを選択する。ステップＳ１４０で参照した出力特性（予め記憶していたもの）が、現実の状態と良く一致しているならば、出力電流がＩperm、出力電圧がＶpermのときに、出力電力ＰFCは最大となるはずである。しかしながら、予め記憶していた出力特性と実際の出力特性との間にずれが生じている場合には、出力電流および出力電圧が上記とは異なる値のときに、出力電力ＰFCは最大となる。図７では、出力電流がＩpermとは異なるＩA であって（図７（Ｃ）参照）、出力電圧がＶpermとは異なるＶA のときに（図７（Ｄ）参照）、出力電力ＰFCは最大値ＰA となる（図７（Ｂ）参照）様子を表わしている。このような場合には、ステップＳ２３０において、ステップＳ１３０で検出したガス量に対して選択すべき最大出力としてＰA が新たに記憶される。そして、次回に同じガス量が検出されたときには、ステップＳ１４０において上記新たに記憶した最大出力が参照されて、ＦＣ許容電力ＰpremとしてＰA が決定される。
【００５４】
以上のように構成された本実施例の電源システム１５によれば、燃料電池の出力電力を電気的に変動させることによって得られる実際の検出値に基づいて、燃料電池の発電量を決めるために参照する出力特性が修正される。ここで、本実施例では、燃料電池の発電効率がより高くなるように、すなわち所定の供給ガス量に対して発電量が最大となるように、出力特性を定めている。そのため燃料電池に供給されるガス成分や圧力、内部の温度や湿度などが変化して、出力特性が変化したときにも、燃料電池における発電効率をより高く維持することが可能となる。
【００５５】
なお、上記ｎの値は、２以上の任意の値から選択することができる。供給ガス量が変化する速さと、上記ルーチンを実行する速さなどを考慮して、適宜設定すればよい。すなわち、図５の処理では、出力電流および出力電圧をｎ回測定する動作を、供給ガス量がステップＳ１３０で取り込んだ値であるという前提で行なっている。そのため、ｎの値は、供給ガス量が一定であるものと扱える時間内に、電圧指令値を変化させて電流値および電圧値を検出可能となる回数とすればよい。
【００５６】
このように、図５の処理を実行する速さは、供給ガス量が変動する速さに比べて充分に速い必要がある。例えば、ステップＳ１８０でサイン波を重畳した電圧をＤＣ／ＤＣコンバータの電圧指令として電源システム１５を駆動する際に、供給されるガスの変動する割合が１０％未満であることが望ましい。
【００５７】
また、上記した説明では、ＦＣ許容電力Ｐpermよりも要求電力Ｐreq が大きいものとしていたが、ＰreqよりもＰpermが充分に大きく、燃料電池によって２次電池の充電を行なう場合にも、同様の制御を行なうことができる。この場合には、ステップＳ１５０で求められる２次電池が出力すべき電力ＰBATは負の値となる。このとき、例えば、ステップＳ１５０において算出されるＰBATがＰｒであって、ステップＳ１６０で取り込まれる２次電池のＳＯＣがＧ４であるならば、ステップＳ１７０では、２次電池の目標電圧ＶBATaim としてＶｒが決定される（図６参照）。
【００５８】
これに対して、電源システム１５の各部の状態や負荷要求の大きさによっては、上記現在の出力特性を新たに取得するための制御が行なわれない場合もある。例えば、要求電力Ｐreq よりもＦＣ許容電力Ｐpermが大きく、燃料電池によって発電可能な電力が負荷要求に対して過剰となる場合であって、２次電池２６のＳＯＣが略１００％のときには、これ以上２次電池を充電することができないため、上記制御は行なわないこととすればよい。
【００５９】
このような場合には、ＤＣ／ＤＣコンバータ２８の電圧指令Ｖord として、２次電池から充放電が行なわれない電圧が設定される。すなわち、２次電池２６が満充電のときの出力特性を図６のＧ５とすると、上記電圧指令Ｖord をＶｓに設定する。このとき、負荷要求に応じた電力を駆動モータ３２が消費するように駆動インバータ３０に駆動信号を出力すると、燃料電池６０の出力電力はＰreqとなる。
【００６０】
また、２次電池２６のＳＯＣが低下して、これ以上放電すべきではないと判断されるときであって、ＦＣ許容電力Ｐpermよりも要求電力Ｐreq が大きいときにも、上記出力特性を新たに取得するための制御は行なわないこととすればよい。例えば、これ以上放電すべきでないと判断される２次電池２６の状態として、２次電池のＳＯＣが図６のＧ１であったときには、ＤＣ／ＤＣコンバータ２８の電圧指令Ｖord をＶｔに設定すればよい。このとき、駆動インバータ３０に対しては、ＦＣ許容電力Ｐpermに応じた電力を駆動モータ３２が消費するように、駆動信号を出力すればよい。このような制御を行なうと、燃料電池６０の出力電力はＰpermに略等しくなり、駆動モータ３２の消費電力は、負荷要求に応じた値よりも抑制されることになる。
【００６１】
Ｃ．第２実施例：
図９は、第２実施例の電気自動車１１０の構成を表わす説明図である。電気自動車１１０は、電源システム１１５を搭載している。図９の電気自動車１１０において、第１実施例の電気自動車１０と共通する部分については同じ参照番号を付し、詳しい説明を省略する。電気自動車１１０は、電気自動車１０と比べて、燃料電池システム２２と２次電池２６との接続関係が異なっている。電気自動車１１０では、２次電池２６は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２８介して配線５０に接続しており、燃料電池６０は、上記ＤＣ／ＤＣコンバータ２８と、配線５０に対して並列に接続されている。
【００６２】
電気自動車１１０においても、第１実施例と同様に、燃料電池からの出力電力（ＦＣ許容電力Ｐperm）を設定する際に参照する出力特性を新たに取得するための制御を行なう。図１０は、電源システム１１５の稼働中に、制御部４８において実行される出力ポイント制御処理ルーチンを表わすフローチャートである。
【００６３】
本ルーチンが実行されると、制御部４８は、まず、ステップＳ３００〜Ｓ３３０として、図５のステップＳ１００〜Ｓ１３０と同様の処理を行なう。すなわち、カウンタをリセットし、負荷要求を読み込んで電源システム１１５に要求されている要求電力Ｐreq を算出し、燃料電池６０に供給されるガス量を取り込む。次に、ステップＳ３３０で読み込んだガス流量に基づいて、制御部４８のＲＯＭに記憶する出力特性を参照して、ＦＣ許容電力Ｐperm、と、燃料電池６０の目標電圧ＶFCaim を決定する（ステップＳ３４０）。ここで、ＦＣ許容電力Ｐpermは、既述したように、記憶した出力特性に基づいて、ステップＳ３３０で読み込んだガス流量に対して燃料電池６０が発電し得る最大値として決定される値である。また、目標電圧ＶFCaim は、燃料電池６０が上記ＦＣ許容電力Ｐpermを出力するときの出力電圧として、上記記憶した出力特性に基づいて決定される値である。
【００６４】
次に、ステップＳ３４０で決定した燃料電池６０の目標電圧ＶFCaim にサイン波を重畳することによって、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧の指令値Ｖord を設定する（ステップＳ３５０）。目標電圧ＶFCaim にサイン波（ｓｉｎωｔ）を重畳した様子を、図１１（Ａ）に示す。そして、ＤＣ／ＤＣコンバータ２８と駆動インバータ３０に対して駆動信号を出力する（ステップＳ３６０）。ここで、ＤＣ／ＤＣコンバータ２８に対しては、駆動信号として、ステップＳ３５０で設定したＤＣ／ＤＣコンバータの電圧指令Ｖord が出力される。また、駆動インバータ３０に対しては、ステップＳ３１０で読み込んだ負荷要求に基
づいて駆動信号を出力する。
【００６５】
これによって、駆動モータ３２では負荷要求に応じた電力が消費されるようになる。また、電源システム１５からは、ステップＳ３２０で算出した要求電力Ｐreq に相当する電力が出力される。このとき、ＤＣ／ＤＣコンバータ２８の電圧指令値が上記のように変動することにより、この変動に伴って燃料電池６０からの出力電力ＰFCも変動する。また、このとき、２次電池２６からの出力電圧ＰBAT は、要求電力Ｐreq と燃料電池６０の出力電力ＰFCとの差に相当する値となる。そのため、燃料電池６０からの出力電力ＰFCが変動するのに伴って、２次電池２６からの出力電圧ＰBAT もまた変動する。図１１（Ａ）に示すようにＤＣ／ＤＣコンバータの電圧指令を変動させたときに、燃料電池６０出力電力ＰFCおよび２次電池２６出力電力ＰBAT が変動する様子を、図１１（Ｂ）に示す。
【００６６】
ここで、制御部４８は、既述したカウンタの値を一つ進める処理を行なう（ステップＳ３７０）。ステップＳ３７０の処理は、ステップＳ３００で一旦カウンタをリセットした後に、以下のステップＳ３８０において燃料電池６０の出力状態を検出する動作を何回繰り返したかを計測するためのものである。
【００６７】
次に、燃料電池６０の出力電流および出力電圧を、それぞれ、電流計４５および電圧計４６から取り込む（ステップＳ３８０）。そして、既述したカウンタの値が、予め定めた所定の値ｎに達したかどうかを判断する（ステップＳ３９０）。カウンタの値がｎに達していないときには、ステップＳ３７０に戻り、カウンタの値を一つ進めて、ステップＳ３８０の処理を処理を再び行なう。これにより、燃料電池６０の出力電力ＰFCと２次電池２６の出力電力ＰBAT とが変動する状態で、燃料電池６０の出力電流および出力電圧を測定する動作がｎ回繰り返される。
【００６８】
また、上記のように燃料電池の出力電力ＰFCが変動するときに、燃料電池６０の出力電流が変動する様子を図１１（Ｃ）に、燃料電池６０の出力電圧が変動する様子を図１１（Ｄ）に示す。図１１（Ｃ）および（Ｄ）では、図１０のステップＳ３８０において電流および電圧が取り込まれたポイントを、丸を付して示した。カウンタの値がｎに達するまでステップＳ３７０からＳ３９０の処理を繰り返すことで、燃料電池６０の出力電流や出力電圧が変動する間に、図１１（Ｃ）、（Ｄ）に示すようにｎ個のポイント（図１１（Ｃ）、（Ｄ）ではｎ＝１４）で電流値および電圧値の検出が行なわれる。
【００６９】
なお、図１１（Ｃ）に示すように、燃料電池６０の出力電流は、ステップＳ３４０で決定した許容電力Ｐpermを燃料電池６０が発電するときの出力電流Ｉpermの近傍で変動する。また、図１１（Ｄ）に示すように、燃料電池６０の出力電圧は、同じく許容電力Ｐpermを燃料電池６０が発電するときの出力電圧Ｖpermの近傍で変動する。
【００７０】
ステップＳ３９０においてカウンタの値がｎに達したと判断されると、上記のように電流値および電圧値をｎ回測定した結果に基づいて、新たな出力特性を得て（ステップＳ４００）、本ルーチンを終了する。この新たな出力特性は、既述した第１実施例と同様にして得ることができる。すなわち、出力電流および出力電圧を測定したｎ個のポイントのうち、燃料電池６０の出力電力が最大となったポイントを、ステップＳ３３０で読み込んだガス量に対応する新たな出力ポイントとして記憶する。そして、次回、同じガス量が検出されたときには、この新たに記憶したポイントに基づいて、制御が行なわれる。
【００７１】
以上のように構成された第２実施例の電源システム１１５によれば、第１実施例と同様の効果を得ることができる。すなわち、燃料電池に供給されるガス成分や圧力、内部の温度や湿度などが変化して、出力特性が変化したときにも、燃料電池における発電効率をより高く維持することが可能となる。
【００７２】
なお、第１実施例と同様に、電源システム１１５の各部の状態や負荷要求の大きさによっては、上記現在の出力特性を新たに取得するための制御が行なわれない場合がある。例えば、要求電力Ｐreq よりもＦＣ許容電力Ｐpermが大きく、２次電池２６のＳＯＣが略１００％のときには、これ以上２次電池を充電することができないため、上記制御は行なわないこととすればよい。このような場合には、ＤＣ／ＤＣコンバータ２８の電圧指令Ｖord として、燃料電池６０が要求電力Ｐreq を出力するときの出力電圧を設定する。そして、ＤＣ／ＤＣコンバータ２８によって、配線５０と２次電池２６との間の接続を遮断する。
【００７３】
また、２次電池２６のＳＯＣが低下して、これ以上放電すべきではないと判断されるときであって、ＦＣ許容電力Ｐpermよりも要求電力Ｐreq が大きいときにも、上記出力特性を新たに取得するための制御は行なわないこととすればよい。この場合には、ＤＣ／ＤＣコンバータ２８の電圧指令Ｖord として、燃料電池６０がＦＣ許容電力Ｐpermを出力するときの出力電圧を設定する。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ２８によって、配線５０と２次電池２６との間の接続を遮断する。そして、このような場合には、駆動モータ３２における消費電力を、負荷要求に応じた値よりも抑制する。すなわち、駆動モータ３２における消費電力が、ＦＣ許容電力Ｐpermに応じた値となるように、駆動インバータ３０を制御する。
【００７４】
Ｄ．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。
【００７５】
Ｄ１．変形例１：
上記実施例では、燃料電池６０の出力電力を変動させる際に、ＤＣ／ＤＣコンバータ２８の電圧指令に対して、サイン波を重畳することとしたが、異なる構成としても良い。現在記憶している燃料電池の出力特性に基づいて求められるポイントの近傍で、出力電力を変動させることができるならば、記憶している出力特性を、その時点における真の出力特性に近づける修正を行なうためのデータを得ることが可能となる。
【００７６】
ＤＣ／ＤＣコンバータ２８の電圧指令を変化させるパターンの変形例を、図１２に示す。図１２に示すように、電圧指令をステップ状に変化させることとしても良い。ここでは、燃料電池の出力電流および出力電圧の測定は、配線５０の電圧が安定しているときに行なうこととしており、測定ポイントは、図１２中に丸を付して示した。
【００７７】
Ｄ２．変形例２：
また、上記実施例では、燃料電池６０に供給されるガス量は、流量センサ６７，６８の検出結果に基づいて判断したが、異なる構成としても良く、供給ガス量を反映する値に基づいて判断すればよい。例えば、酸化ガスの流量を直接検出する代わりに、ブロワ６４の回転数を読み込んで、ガス流量を算出することとしても良い。
【００７８】
Ｄ３．変形例３：
燃料電池の出力状態（出力電流および出力電圧）を測定した結果から新たな出力特性を得るための処理は、測定結果から得られるｎ個の出力電力の値から、直接に最大値を選択する以外の構成とすることも可能である。例えば、測定したｎ個のデータを解析して、真の最大値を推定する処理を行なうこととしても良い。また、上記のように燃料電池の出力状態を測定した結果から選択する出力電力の値は、燃料電池の出力電力を変動させた範囲において最も大きい値ではなくても、ほぼ最大値、例えば最大値の９５％以上の値を選択すれば、同様の効果を得ることができる。
【００７９】
Ｄ４．変形例４：
また、記憶した燃料電池の出力特性に基づいて燃料電池の出力ポイントを決定する制御は、燃料電池に供給されるガス量以外の要因に基づいて行なうこととしても良い。上記実施例では、負荷要求が変化するのに応じてガス量も変化させることとし、燃料電池６０の出力特性を供給ガス量に応じて記憶することとした。これに対して、例えば、燃料電池と２次電池とを備える電源システムが定置型であって、供給されるガス量が一定である場合に、他の変動要因（ガスの組成や湿度、燃料電池の内部温度や圧力など）の変化に対応した出力特性を記憶することとしても良い。出力特性に影響を与える所定の要因に応じた出力特性を記憶して出力ポイントを設定するのであれば、本発明を適用可能であり、上記所定の要因以外の要因に起因して出力特性が変化するときに、これを修正することができる。
【００８０】
Ｄ５．変形例５：
上記のように、燃料電池の出力電力を変動させることによって新たに取得した燃料電池の出力特性は、電源システムの停止時にはリセットすることとしても良いし、そのまま記憶を保持することとしても良い。記憶を保持することとすれば、次回電源システムを起動する時にも、記憶した出力特性が生かされる。これに対して、記憶をリセットする場合には、次回に電源システムを起動する時には、そのときに電源システムが置かれた状況に応じて、新たに出力特性の取得の動作を開始すればよい。
【００８１】
Ｄ６．変形例６：
また、図５あるいは図１０に示した処理を実行して、記憶していた燃料電池の出力特性を修正する動作は、電源システムの稼働中には常に行なうこととしても良いし、あるいは一定時間毎に行なうこととしてもよい。また、燃料電池の出力特性の変化を引き起こす要因の変動（改質器の温度変化や、燃料電池内部の温度や圧力の変化等）が検出されたときに、上記した出力特性を修正するための動作を行なうこととしても良い。修正の制御を行なわないときには、第１の実施例の電源システム１５では、図５の処理を行なわないため、２次電池の目標電圧ＶBATaimにサイン波を重畳するという動作を行なわず、目標電圧ＶBATaimをそのままＤＣ／ＤＣコンバータの電圧指令Ｖord として設定すればよい。また、第２の実施例の電源システム１１５では、図１０の処理を行なわないため、燃料電池の目標電圧ＶFCaim にサイン波を重畳するという動作を行なわず、目標電圧ＶFCaim をそのままＤＣ／ＤＣコンバータの電圧指令Ｖord として設定すればよい。
【００８２】
Ｄ７．変形例７：
図１あるいは図９に示した電源システムにおいて、さらに、キャパシタ等の蓄電器を備えることとしても良い。燃料電池に供給されるガス量に応じて、燃料電池の出力ポイントを制御可能であって、負荷要求が一定であっても燃料電池の出力電力を変動させることが可能なシステムであれば、本発明を適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明の第１実施例である電気自動車１０の構成の概略を表わすブロック図である。
【図２】燃料電池システム２２の構成の概略を表わす説明図である。
【図３】燃料電池６０における出力電流−出力電圧特性が、ガス流量に応じて変化する様子を表わす説明図である。
【図４】燃料電池６０における出力電流と出力電力との関係が、ガス流量に応じて変化する様子を表わす図である。
【図５】出力ポイント制御処理ルーチンを表わすフローチャートである。
【図６】２次電池２６において、ＳＯＣが種々異なるときの出力特性の例を表わす説明図である。
【図７】ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を変化させたときに、これに伴って種々の値が変化する様子を表わす説明図である。
【図８】燃料電池６０の出力電流および出力電圧をｎ回測定することによって得られる新たな出力特性の一例を示す図である。
【図９】第２実施例の電気自動車１１０の構成を表わす説明図である。
【図１０】出力ポイント制御処理ルーチンを表わすフローチャートである。
【図１１】ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を変化させたときに、これに伴って種々の値が変化する様子を表わす説明図である。
【図１２】ＤＣ／ＤＣコンバータ２８の電圧指令を変化させるパターンの変形例を示す図である。
【図１３】燃料電池における出力電流−出力電圧特性を示す説明図である。
【図１４】燃料電池における供給ガス量と出力電力との関係の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００８４】
１０，１１０…電気自動車
１５，１１５…電源システム
２２…燃料電池システム
２７…残存容量モニタ
２８…ＤＣ／ＤＣコンバータ
３０…駆動インバータ
３２…駆動モータ
３４…減速ギヤ
３６…出力軸
３８…車両駆動軸
４０…高圧補機
４２…ダイオード
４５…電流計
４６…電圧計
４８…制御部
５０…配線
６０…燃料電池
６１…燃料ガス供給部
６２…燃料ガス供給路
６３…燃料ガス排出路
６４…ブロワ
６５…酸化ガス供給路
６６…カソード排ガス路
６７，６８…流量センサ
【図１】
2007194223.tif 000003
【図２】
2007194223.tif 000004
【図３】
2007194223.tif 000005
【図４】
2007194223.tif 000006
【図５】
2007194223.tif 000007
【図６】
2007194223.tif 000008
【図７】
2007194223.tif 000009
【図８】
2007194223.tif 000010
【図９】
2007194223.tif 000011
【図１０】
2007194223.tif 000012
【図１１】
2007194223.tif 000013
【図１２】
2007194223.tif 000014
【図１３】
2007194223.tif 000015
【図１４】
2007194223.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】平成19年4月11日(2007.4.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池を備え、所定の負荷に電力を供給する電源システムであって、
前記燃料電池における出力電流と出力電圧との間に成立する関係である出力特性を予め記憶する記憶部と、
前記燃料電池により発電を行なった際に測定した出力電流および出力電圧を用いて、前記記憶部が記憶する前記出力特性を修正する出力特性修正部と、
修正された前記出力特性において、出力電力がほぼ最大となる出力ポイントで前記燃料電池から電力を出力させる出力制御部と
を備える電源システム。
【請求項２】
燃料電池を備え、所定の負荷に電力を供給する電源システムであって、
前記燃料電池における出力電流と出力電圧との間に成立する関係である出力特性を予め記憶する記憶部と、
前記燃料電池により発電を行なった際に測定した出力電流および出力電圧を用いて、前記記憶部が記憶する前記出力特性を修正する出力特性修正部と、
修正された前記出力特性において、発電効率が最大となる出力ポイントで前記燃料電池から電力を出力させる出力制御部と
を備える電源システム。
【請求項３】
請求項１または２記載の電源システムであって、
前記出力特性修正部は、修正された出力特性を、前記電源システムの停止中に保持し、
前記出力制御部は、前記電源システムが停止して次回に起動した際に、前記出力特性修正部が保持した出力特性における前記出力ポイントで、前記燃料電池から電力を出力させる
電源システム。
【請求項４】
請求項１ないし３いずれか記載の電源システムであって、
前記出力特性を修正するために前記出力電流および出力電圧を測定する際には、前記出力特性修正部が前記出力特性を修正する前は、前記記憶部が記憶する前記出力特性を参照して決定した出力ポイントに基づいて前記燃料電池の発電が行なわれ、前記出力特性修正部が前記出力特性を修正した後は、前記記憶部が記憶する前記出力特性に代えて、前記修正した出力特性を参照して決定した出力ポイントに基づいて、前記燃料電池の発電が行なわれる
電源システム。
【請求項５】
請求項１ないし３いずれか記載の電源システムであって、
前記燃料電池に供給されるガスの量に関する情報を取得するガス量取得部をさらに備え、
前記記憶部は、前記燃料電池の出力特性と供給ガス量との関係を予め記憶しており、
前記出力特性を修正するために前記出力電流および出力電圧を測定する際には、前記ガス量取得部が取得したガス量に基づき前記記憶部が記憶する前記出力特性を参照して決定した出力ポイントに基づいて、前記燃料電池の発電が行なわれる
電源システム。
【請求項６】
請求項１ないし３いずれか記載の電源システムであって、
電源配線に対して前記燃料電池と並列に接続された蓄電器と、
前記負荷の要求する電力と、前記燃料電池からの出力電力との差に対応する電力を、前記蓄電器から出力させる蓄電器出力制御部と
をさらに備え、
前記出力特性修正部は、出力電力を変動させつつ前記燃料電池が発電する際に測定された出力電流および出力電圧を用いて前記出力特性を修正し、
前記蓄電器出力制御部は、前記燃料電池の出力電力が変動される際には、前記電源システムから前記負荷の要求する電力が出力されるように、前記蓄電器からの出力電力を変動させる
電源システム。