WO2011027198A1

WO2011027198A1 - 電源供給装置

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Publication number: WO2011027198A1
Application number: PCT/IB2010/002085
Authority: WO
Inventors: 博昭小新; 卓也香川
Original assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2009-09-02
Filing date: 2010-08-26
Publication date: 2011-03-10
Anticipated expiration: 2012-03-02
Also published as: EP2474875A4; JP2011055652A; US9160167B2; WO2011027198A8; JP5346255B2; US20120161516A1; KR20120049934A; EP2474875A1; CN102576234A; EP2474875B1; SG178615A1

Abstract

　電源供給装置は、燃料電池を入力電源とし直流電力を負荷機器に供給する燃料電池用電源機器と、前記燃料電池用電源機器の出力を制御する制御手段とを備え、前記負荷機器に供給される負荷電流（ＩＬ）の変化時に、前記燃料電池用電源機器の出力電流（Ｉｏｃ）の変化率が予め設定された値より小さくなるように、前記燃料電池用電源機器の出力電流－出力電圧特性がシフトされる。これによって、電源として燃料電池を用いた場合であっても、追従性よく直流電力を負荷機器に供給することができ、最終的には環境負荷も低減することができる電源供給装置を提供することができる。

Description

明細書電源供給装置技術分野

本発明は、複数台の電源機器が並列運転して直流電力を負荷機器に供給する電源供給装置に関するものである。背景技術

従来から、複数台の電源機器が並列運転して直流電力を負荷機器に供給する電源供給装置として、さまざまな方式のものが知られている。

従来の電源供給装置の一例として、出力電流が大きくなると出力電圧が単調に小さくなる電源機器を 2台備える電源供給装置が知られている（例えば特許文献 1参照)。この電源供給装置では、 2台の電源機器の出力電流一出力電圧特性の傾斜角度が異なつている。つまり、出力電流が同じ大きさだけ変化したときに、一方の電源機器の出力電圧の変化量と他方の電源機器の出力電圧の変化量とが異なる。

上記のような電源供給装置では、すべての負荷機器の総使用電流（負荷電流）の大きさに応じて、各電源機器がそれぞれ出力電流一出力電圧特性と負荷電流のバランス点で落ち着くことによって、各電源機器から任意の出力電圧で任意の出力電流を出力することができる。

【特許文献 1】特開平 1 0— 2 4 8 2 5 3号公報

しかしながら、 2台の電源機器の出力電流一出力電圧特性の傾斜角度が異なつている電源供給装置は、負荷電流の大きさに応じて各電源機器の出力電圧つまり負荷機器への供給電圧が変動してしまうため、負荷機器への供給電圧を安定に保つことができないという問題があった。仮に、このような電源供給装置に対して、各電源機器の出力電流を所望の電流値に変更したときに、出力電流の変更前後において負荷機器への供給電圧を定電圧に保っためには、 2台の電源機器の出力電流一出力電圧特性の両方を水平移動する必要があリ、構成が複雑になってしまう。

ここで、上記問題を解決するための手段として、並列運転する複数台の電源機器のうち、 1台の電源機器が定電圧制御であり、残リの電源機器が、出力電流が大きくなるにつれて単調に小さくなる直流電圧を出力電圧とする傾斜制御である電源供給装置が考えられる。このような電源供給装置では、傾斜制御の電源機器の出力電圧が定電圧制御の電源機器の出力電圧（基準電圧）に合わせ込まれた状態で、傾斜制御の電源機器が電流を負荷機器に出力する。このとき、負荷電流の不足分は、定電圧制御の電源機器から負荷機器に出力される。これにより、この電源供給装置では、負荷電流がある程度変化しても、負荷機器への供給電圧を定電圧（定電圧制御の電源機器の出力電圧）に保ったまま、負荷機器への電力供給を安定に行うことができる。

ところで、上記のような電源機器に接続される電源として、燃料電池が用いられる場合がある。電源供給装置において、できるだけ燃料電池を用いて直流電力を負荷機器に供給するほうが、商用電源を入力電源とする商用電源用電源機器の出力電流つまり交流系統からの消費電力をできるだけ小さくすることができるので、環境負荷を低減することがでさる。

しかしながら、燃料電池による発電は、燃料電池で用いられる水素が改質器によって都市ガスから作られ、燃料電池による発電量を変更するのに、改質器への都市ガスの供給量の調整などを機械的に制御する必要があるため、商用電源などに比べて負荷電流の増減に対する追従性が遅いという問題があった。

また、負荷電流が急激に変動した場合に、急峻な負荷変動に対して燃料電池の動作を追従させることによって、燃料電池の耐久性を低下させるという問題があった。例えば燃料電池の出力が急激に減少した場合、燃料電池では、供給されたガス量が余り、電圧が上昇してしまう。そうすると、過電圧により、膜の耐電圧劣化が起こるため、燃料電池の耐久性を低下させてしまう。一方、燃料電池の出力が急激に増加した場合、燃料電池では、反応が追いつかず、その結果、燃料電池の耐久性を低下させる可能性がある。発明の開始

本発明は上記の点に鑑みて為されたものであり、電源として燃料電池を用いた場合であっても、追従性よく直流電力を負荷機器に供給することができ、最終的には環境負荷も低減することができる電源供給装置を提供する。

本発明の第 1の実施形態によれば、燃料電池を入力電源とし直流電力を負荷機器に供給する燃料電池用電源機器と、前記燃料電池用電源機器の出力を制御する制御手段とを備え、前記負荷機器に供給される負荷電流の変化時に、前記燃料電池用電源機器の出力電流の変化率が予め設定された値より小さくなるように、前記燃料電池用電源機器の出力特性がシフトされる電源供給装置を提供する。また、前記電源供給装置は、負荷電流の電流値を検出する負荷電流検出手段と、前記負荷電流検出手段で検出された負荷電流が変化したか否かを判定する判定手段をさらに備え、前記燃料電池用電源機器は、前記負荷機器への電力供給時に出力電流と出力電圧の関係を示す出力特性をシフ卜させる調整手段を有し、前記制御手段は、前記判定手段で前記負荷電流が変化したと判定された場合、前記燃料電池用電源機器の出力電流の変化率が予め設定された値よリ小さくなるように追従期間を設定し、前記負荷電流の変化後、前記追従期間で前記燃料電池用電源機器の出力電流が前記負荷電流に追従するように前記調整手段を制御して当該燃料電池用電源機器の出力特性をシフ卜させる。ここで前記出力特性は出力電流が大きくなるにつれて単調に小さくなる直流電圧を出力電圧として出力する特性である。また、前記電源供給装置は商用電源を入力電源とし出力電流の大きさに関わらず定電圧となる直流電圧を出力電圧とする商用電源用電源機器をさらに含み、前記制御手段は、前記商用電源用電源機器と前記燃料電池用電源機器とを並列運転し、前記燃料電池用電源機器の出力電圧が前記商用電源用電源機器の出力電圧に合わせ込まれたときの当該燃料電池用電源機器の出力電流の電流値を制御することも可能である。

このような構成によれば、負荷電流が変化したときに、追従期間における燃料電池用電源機器の出力電流の変化率が予め設定された値より小さくなるように設定することによつて、燃料電池を入力電源とする燃料電池用電源機器の出力電流を負荷電流に比べて緩やかに変化させて負荷電流に追従させることができるので、燃料電池の追従が遅くても、燃料電池用電源装置の出力電流が負荷電流に追従するまでの間、商用電源を入力電源とする商用電源用電源機器が補償することができる。その結果、電源供給装置としてみれば、追従性よく直流電力を負荷機器に供給することができるとともに、最終的には商用電源用電源機器の出力電流つまリ交流系統からの消費電力をできるだけ小さくすることができるので、環境負荷を低減することができ、電気代も安価にすることができる。

また、このような構成によれば、燃料電池用電源機器の出力電流を負荷電流に比べて緩やかに変化させることによって、燃料電池の動作を急峻に変化させることがないので、燃料電池の耐久性の低下を抑えることができる。

本発明の一実施形態において、前記負荷電流検出手段で検出された前記負荷電流の単位時間あたりの変化量を負荷電流変化率とし、前記制御手段は、前記負荷電流変化率が大きいほど前記追従期間を長く設定することもできる。

このような構成によれば、負荷電流変化率が大きいほど追従期間を長く設定することによって、追従期間において燃料電池用電源機器の出力電流の急激な変化をよリ確実に防止することができるので、燃料電池の耐久性の低下をさらに抑えることができる。

また、前記制御手段は、前記判定手段で前記負荷電流が変化したと判定された場合、前記燃料電池用電源機器の出力電流を前記負荷電流が変化した時点から保持期間の間、一定に保ち、前記保持期間が経過した後、前記追従期間で前記燃料電池用電源機器の出力電流が前記負荷電流に追従するように前記調整手段を制御して当該燃料電池用電源機器の出力特性をシフ卜させるようにしても良い。

このような構成によれば、負荷電流が変化したときに常に保持期間が経過してから燃料電池用電源機器の出力電流を負荷電流に追従させることによって、燃料電池用電源機器の出力電流が負荷電流の変化と同時に急激に変化するのを防止することができる。

また、本発明の一実施形態において、前記負荷電流検出手段で検出された前記負荷電流の単位時間あたりの変化量を負荷電流変化率とし、前記負荷電流変化率が予め設定された閾値以上であるか否かを判定する変化率判定手段を備え、前記制御手段は、前記変化率判定手段で前記負荷電流変化率が前記閾値未満であると判定された場合、前記負荷電流が変化した時点から前記追従期間で前記燃料電池用電源機器の出力電流が前記負荷電流の変化に追従するように前記調整手段を制御して当該燃料電池用電源機器の出力特性をシフトさせる一方、前記変化率判定手段で前記負荷電流変化率が前記閾値以上であると判定された場合、前記燃料電池用電源機器の出力電流を前記負荷電流が変化した時点から保持期間、一定に保ち、前記保持期間が経過した後、前記追従期間で前記燃料電池用電源機器の出力電流が前記負荷電流に追従するように前記調整手段を制御して当該燃料電池用電源機器の出力特性をシフ卜させることもできる。

このような構成によれば、緩やかな負荷電流の変化に対しては燃料電池用電源機器の出力電流を最初から変化させる一方、急激な負荷電流の変化に対しては負荷電流が変化した時点から保持期間、燃料電池用電源機器の出力電流を一定にし、一時的に商用電源用電源機器において負荷変動を吸収し、その後、燃料電池用電源機器の出力電流を変化させて、燃料電池用電源機器の出力電流を負荷電流に追従させることができるので、最終的には負荷機器との電力バランスを得ることができる。

この場合、前記制御手段は、前記追従期間における前記燃料電池用電源機器の出力電流の変化率が前記閾値よリ小さくなるように当該追従期間を設定することもできる。

このような構成によれば、追従期間における燃料電池用電源機器の出力電流の変化率が負荷電流変化率の閾値よリ小さくなるように設定することによって、追従期間において燃料電池用電源機器の出力電流の急激な変化をより確実に防止することができるので、燃料電池の耐久性の低下をさらに抑えることができる。

本発明の他の実施形態によれば、燃料電池を入力電源とし直流電力を負荷機器に供給する燃料電池用電源機器と、前記燃料電池用電源機器の出力を制御する制御手段とを備え、前記負荷機器に供給される負荷電流の変化時に、前記燃料電池用電源機器の出力電流の変化率が予め設定された値よリ小さくなるように、前記燃料電池用電源機器の出力特性がシフトされる電源供給装置において、前記負荷機器に供給される負荷電流の電流値を検出する負荷電流検出手段と、前記負荷電流検出手段で検出された負荷電流の単位時間あたりの変化量である負荷電流変化率が閾値以上であるか否かを判定する変化率判定手段とをさらに含む。この場合、前記燃料電池用電源機器は、前記負荷機器への電力供給時に出力電流と出力電圧の関係を示す出力特性をシフトする調整手段を有し、前記制御手段は、前記変化率判定手段で前記負荷電流変化率が前記閾値以上であると判定された場合、前記燃料電池用電源機器の出力電流の変化率が前記閾値よリ小さくなるように追従期間を設定し、前記負荷電流の変化後、前記追従期間で前記燃料電池用電源機器の出力電流が前記負荷電流に追従するように前記調整手段を制御して当該燃料電池用電源機器の出力特性をシフ卜させる。ここで、前記出力特性は出力電流が大きくなるにつれて単調に小さくなる直流電圧を出力電圧とする特性である。

また、商用電源を入力電源とし出力電流の大きさに関わらず定電圧となる直流電圧を出力電圧とする商用電源用電源機器をさらに含み、前記制御手段は、前記商用電源用電源機器と前記燃料電池用電源機器と並列運転し、前記燃料電池用電源機器の出力電圧が前記商用電源用電源機器の出力電圧に合わせ込まれたときの当該燃料電池用電源機器の出力電流の電流値を制御するようにしても良い。

このような構成によれば、負荷電流変化率が閾値以上となったときに、追従期間における燃料電池用電源機器の出力電流の変化率が閾値よリ小さくなるように追従期間を設定することによって、燃料電池を入力電源とする燃料電池用電源機器の出力電流を負荷電流に比べて緩やかに変化させて負荷電流に追従させることができ、燃料電池の動作を急峻に変化させることがないので、燃料電池の耐久性の低下を抑えることができる。また、燃料電池の追従が遅くても、燃料電池用電源装置の出力電流が負荷電流に追従するまでの間、商用電源を入力電源とする商用電源用電源機器が補償することができるので、電源供給装置としてみれば、追従性よく直流電力を負荷機器に供給することができる。

一方、負荷電流変化率が閾値未満である場合、燃料電池用電源機器の出力電流を負荷電流にそのまま追従させることによって、商用電源用電源機器の出力電流つまり交流系統からの消費電力をできるだけ小さくすることができるので、環境負荷を低減することができ、電気代も安価にすることができる。

前記制御手段は、前記変化率判定手段で前記負荷電流変化率が前記閾値以上であると判定された場合、前記燃料電池用電源機器の出力電流を前記負荷電流が変化した時点から保持期間、一定に保ち、前記保持期間が経過した後、前記追従期間で前記燃料電池用電源機器の出力電流が前記負荷電流に追従するように前記調整手段を制御して当該燃料電池用電源機器の出力特性をシフ卜させるようにしても良い。

このような構成によれば、負荷電流が変化した時点から保持期間、燃料電池用電源機器の出力電流を一定にし、一時的に商用電源用電源機器において負荷変動を吸収し、その後、燃料電池用電源機器の出力電流を変化させて、燃料電池用電源機器の出力電流を負荷電流に追従させることができるので、最終的には負荷機器との電力バランスを得ることができる。

また、前記保持期間は予め固定されていても良い。

例えば、保持期間が数ミリ秒間〜数十ミリ秒間に予め固定されることによって、負荷電流の変化による商用電源用電源機器の動作が安定していない間に燃料電池用電源機器の出力電流が変動して商用電源用電源機器が安定出力するまでにさらに時間がかかつてしまうのを低減することができるので、負荷機器へ電力供給をより安定にすることができる。 —方、例えば保持期間が数十秒間〜数分間に予め固定されることによって、すぐに停止させられる負荷機器の使用の場合（負荷機器の一時使用の場合）に、あえて燃料電池用電源機器の出力電流を変化させないようにすることができるので、燃料電池の負荷を増加させないようにすることができ、燃料電池の劣化を防止することができる。

また、二次電池をさらに含み、前記燃料電池用電源機器は、前記負荷電流の減少によつて前記商用電源用電源機器の電流出力が停止したときに前記燃料電池用電源機器の出力電流が前記負荷電流より大きい場合、前記燃料電池用電源機器の出力電流のうち、少なくとも当該燃料電池用電源機器の出力電流と前記負荷電流との差分電流を前記二次電池の充電電流とし、当該燃料電池用電源機器の残りの出力電流を前記負荷機器に出力するようにしても良い。

このような発明によれば、負荷電流の減少によって商用電源用電源機器の電流出力が停止したときに燃料電池用電源機器の出力電流が負荷電流よリ大きい場合に、燃料電池用電源機器の出力電流の一部を二次電池の充電電流とすることによって、燃料電池の定出力性を保つことができるので、燃料電池の劣化を防止することができる。図面の簡単な説明

本発明の目的及び特徴は以下のような添付図面とともに与えられた後述する好ましい実施形態の説明から明白になる。

【図 1】本発明の実施形態の要部を示すブロック図である。

【図 2】同上の構成図である。

【図 3】同上に係る第 1の電源機器の回路図である。

【図 4】同上に係る第 2の電源機器の回路図である。

【図 5】同上に係る電源供給装置において、（a ) が第 2の電源機器の出力電流一出力電圧特性を示す図、（b ) が第 1の電源機器の出力電流一出力電圧特性を示す図、（c ) が第 2の電源機器の出力電流について説明する図である。

【図 6】同上に係る第 2の電源機器の動作を説明する図である。

【図 7】同上に係る第 2の電源機器の出力電流一出力電圧特性のシフ卜について説明する図である。

【図 8】同上に係る電源供給装置の動作を説明するフローチャートである。

【図 9】同上に係る電源供給装置において、（a ) が F Cコンバータの出力電流一出力電圧特性を示す図、（b ) が第 1の電源機器の出力電流一出力電圧特性を示す図である。

【図 1 0】同上に係る電源供給装置において、（a ) が F Cコンバータの出力電流一出力電圧特性を示す図、（b ) が第 1の電源機器の出力電流一出力電圧特性を示す図である。

【図 1 .1】同上に係る電源供給装置の動作を説明する図である。発明を実施するための形態

以下、本発明の実施形態が本明細書の一部をなす添付図面を参照にしてよリ詳細に説明する。図面全体において、同一または類似した部分には同じ部材符号を付してそれについての重複する説明を省略する。

(実施形態 1 )

以下に説明する形態は、本発明を適用する建物として戸建て住宅の家屋を想定して説明するが、本発明の技術思想を集合住宅や、事務所、商店街、工場などのような建物に適用することを妨げるものではない。家屋 Hには、図 2に示すように、直流電力を出力する直流電力供給部 1 0 1と、直流電力により駆動される負荷としての直流機器（負荷機器） 1 0 2とが設けられ、直流電力供給部 1 0 1の出力端部に接続した直流供給線路 W d cを通して直流機器 1 0 2に直流電力が供給される。直流電力供給部 1 0 1と直流機器 1 0 2 との間には、直流供給線路 W d cに流れる電流を監視し、異常を検知したときに直流供給線路 W d c上で直流電力供給部 1 0 1から直流機器 1 0 2への給電を制限ないし遮断する直流ブレーカ 1 1 4が設けられる。

直流供給線路 W d cは、直流電力の給電路であるとともに通信路としても兼用されておリ、高周波の搬送波を用いてデータを伝送する通信信号を直流電圧に重畳することによリ直流供給線路 W d cに接続された機器間での通信を可能にしている。この技術は、交流電力を供給する電力線において交流電圧に通信信号を重畳させる電力線搬送技術と類似した技術である。

直流供給線路 W d cは、直流電力供給部 1 0 1を介して宅内サーバ 1 1 6に接続される。宅内サーバ 1 1 6は、宅内の通信網（以下「宅内網」という）を構築する主装置であリ、宅内網において直流機器 1 0 2が構築するサブシステムなどと通信を行う。

図示例では、サブシステムとして、パーソナルコンピュータ、無線アクセスポイント、ルータ、 I P電話機のような情報系の直流機器 1 0 2からなる情報機器システム K 1 0 1、照明器具のような照明系の直流機器 1 0 2からなる照明システム K 1 0 2 , K 1 0 5、来客対応や侵入者の監視などを行う直流機器 1 0 2からなる玄関システム K 1 0 3、火災感知器のような警報系の直流機器 1 0 2からなる住警器システム K 1 0 4などがある。各サブシステムは、自立分散システムを構成しており、サブシステム単独でも動作が可能になつている。

上述した直流ブレ一力 1 1 4は、サブシステムに関連付けて設けられており、図示例では、情報機器システム K 1 0 1、照明システム K 1 0 2および玄関システム K 1 0 3、住警器システム K 1 0 4、照明システム K 1 0 5に関連付けて 4個の直流ブレーカ 1 1 4 を設けている。 1台の直流ブレーカ 1 1 4に複数個のサブシステムを関連付ける場合には、サブシステムごとに直流供給線路 W d cの系統を分割する接続ボックス 1 2 1が設けられる。図示例においては、照明システム K 1 0 2と玄関システム K 1 0 3との間に接続ボックス 1 2 1が設けられている。

情報機器システム K 1 0 1としては、壁コンセントあるいは床コンセン卜の形態で家屋 Hに先行配置（家屋 Hの建築時に施工）される直流コンセント 1 3 1に接続される直流機器 1 0 2からなる情報機器システム K 1 0 1が設けられる。

照明システム K 1 0 2 , K 1 0 5としては、家屋 Hに先行配置される照明器具（直流機器 1 0 2 ) からなる照明システム K 1 0 2と、天井に先行配置される引掛シ一リング 1 3 2に接続する照明器具（直流機器 1 0 2 ) からなる照明システム K 1 0 5とが設けられる。引掛シ一リング 1 3 2には、家屋 Hの内装施工時に施工業者が照明器具を取り付けるか、または家人自身が照明器具を取リ付ける。照明システム K 1 0 2を構成する直流機器 1 0 2である照明器具に対する制御の指示は、赤外線リモコン装置を用いて与えるほか、直流供給線路 W d cに接続されたスィッチ 1 4 1から通信信号を用いて与えることができる。照明システム K 1 0 5を構成する直流機器 1 0 2である照明器具に対する制御の指示は、赤外線リモコン装置を用いて与えるほか、直流供給線路 W d cに接続されたスィッチ 1 4 2から通信信号を用いて与えることができる。すなわち、スィッチ 1 4 1 , 1 4 2は直流機器 1 0 2とともに通信の機能を有している。また、スィッチ 1 4 1 , 1 4 2の操作によらず、宅内網の別の直流機器 1 0 2あるいは宅内サーバ 1 1 6から通信信号により制御の指示がなされることもある。照明器具への指示には、点灯、消灯、調光、点滅点灯などがある。

上述した直流コンセント 1 3 1、引掛シ一リング 1 3 2には、任意の直流機器 1 0 2 を接続することができ、接続された直流機器 1 0 2に直流電力を出力するから、以下では直流コンセント 1 3 1、引掛シ一リング 1 3 2を区別する必要がない場合には「直流ァゥトレツト」と呼ぶ。

これらの直流アウトレットは、直流機器 1 0 2に直接設けた接触子（図示せず）または接続線を介して設けた接触子（図示せず）が差し込まれる差込式の接続口が器体に開口し、接続口に差し込まれた接触子に直接接触する接触子受けが器体に保持された構造を有している。すなわち、直流ァゥトレットは接触式で給電を行う。直流ァゥトレツ卜に接続された直流機器 1 0 2が通信機能を有する場合には、直流供給線路 W d cを通して通信信号を伝送することが可能になる。直流機器 1 0 2だけではなく直流アウトレツトにも通信機能が設けられている。

宅内サーバ 1 1 6は、宅内網に接続されるだけではなく、インタ一ネットを構築する広域網 N Tに接続される接続口を有している。宅内サーバ 1 1 6が広域網 N Tに接続されている場合には、広域網 N Tに接続されたコンピュータサーバであるセンタサーバ 2 0 0 によるサービスを享受することができる。

センタサーバ 2 0 0が提供するサ一ビスには、広域網 N Tを通して宅内網に接続された機器（主として直流機器 1 0 2であるが通信機能を有した他の機器も含む）の監視や制御を可能にするサービスがある。このサ一ビスにより、パーソナルコンピュータ、インタ一ネット T V、移動体電話機などのブラウザ機能を備える通信端末（図示せず）を用いて宅内網に接続された機器の監視や制御が可能になる。

宅内サ一バ 1 1 6は、広域網 N Tに接続されたセンタサーバ 2 0 0との間の通信と、宅内網に接続された機器との間の通信との両方の機能を備え、宅内網の機器に関する識別情報（ここでは、 I Pアドレスを用いるものとする）の取得の機能を備える。

宅内サーバ 1 1 6は、センタサーバ 2 0 0との通信機能を用いることにより、広域網 N Tに接続された通信端末からセンタサーバ 2 0 0を通して宅内の機器の監視や制御を可能にする。センタサーバ 2 0 0は、宅内の機器と広域網 N T上の通信端末とを仲介する。

通信端末から宅内の機器の監視や制御を行う場合は、監視や制御の要求をセンタサ一バ 2 0 0に記憶させ、宅内の機器は定期的に片方向のポーリング通信を行うことにより、通信端末からの監視や制御の要求を受信する。この動作により、通信端末から宅内の機器の監視や制御が可能になる。

また、宅内の機器において火災検知など通信端末に通知すべきィベン卜が生じたときには、宅内の機器からセンタサーバ 2 0 0に通知し、センタサーバ 2 0 0から通信端末に対して電子メールによる通知を行う。

宅内サーバ 1 1 6における宅内網との通信機能のうち重要な機能は、宅内網を構成する機器の検出と管理である。宅内サ一バ 1 1 6では、 U P n P (Un i versa l P l ug and P l ay) を応用して宅内網に接続された機器を自動的に検出する。宅内サーバ 1 1 6はブラウザ機能を有する表示器 1 1 7を備え、検出した機器の一覧を表示器 1 1 7に表示する。この表示器 1 1 7はタツチパネル式もしくは操作部が付設された構成を有し、表示器 1 1 7の画面に表示された選択肢から所望の内容を選択する操作が可能になっている。したがって、宅内サーバ 1 1 6の利用者（施工業者あるいは家人）は、表示器 1 1 7の画面上で機器の監視ないし制御が可能になる。表示器 1 1 7は宅内サーバ 1 1 6とは分離して設けてもよい。

宅内サーバ 1 1 6では、機器の接続に関する情報を管理しており、宅内網に接続された機器の種類や機能とアドレスとを把握する。したがって、宅内網の機器を連動動作させることができる。機器の接続に関する情報は上述のように自動的に検出されるが、機器を連動動作させるには、機器自身が保有する属性により自動的に関係付けを行うほか、宅内サーバ 1 1 6にパーソナルコンピュータのような情報端末を接続し、情報端末のブラウザ機能を利用して機器の関係付けを行うこともできる。

機器の連動動作の関係は各機器がそれぞれ保持する。したがって、機器は宅内サーバ 1 1 6を通すことなく連動動作することができる。各機器について、連動動作の関係付けを行うことにより、例えば、機器であるスィッチの操作により、機器である照明器具の点灯あるいは消灯の動作を行うことが可能になる。また、連動動作の関係付けはサブシステム内で行うことが多いが、サブシステムを超える関係付けも可能である。

ところで、直流電力供給部 1 0 1は、基本的には、宅外から供給される商用電源 A C の電力変換により直流電力を生成する。図示する構成では、商用電源 A Cは、分電盤 1 1 0に内器として取り付けられた主幹ブレーカ 1 1 1を通して、スイッチング電源を含む A C Z D Cコンバータ 1 1 2に入力される。 A C / D Cコンバータ 1 1 2から出力される直流電力は、協調制御部 1 1 3を通して各直流ブレーカ 1 1 4に接続される。

直流電力供給部 1 0 1には、商用電源 A Cから電力が供給されない期間（例えば商用電源 A Cの停電期間）に備えて二次電池 1 6 2が設けられている。二次電池 1 6 2としては、例えばリチウムイオン二次電池などが用いられる。また、直流電力を生成する太陽電池 1 6 1や燃料電池 1 6 3を併用することも可能になっている。商用電源 A Cから直流電力を生成する A C / D Cコンバータ 1 1 2を備える主電源に対して、太陽電池 1 6 1や二次電池 1 62や燃料電池 1 63は分散電源になる。なお、図示していないが、二次電池 1 62は、充電を制御する回路部を含んでいる。

二次電池 1 62は、商用電源 ACや太陽電池 1 61、燃料電池 1 63によって適時充電され、二次電池 1 62の放電は、商用電源 ACから電力が供給されない期間だけではなく必要に応じて適時に行われる。二次電池 1 62の充放電や主電源と分散電源との協調は、協調制御部 1 1 3により行われる。すなわち、協調制御部 1 1 3は、直流電力供給部 1 0 1を構成する主電源および分散電源から直流機器 1 02への電力の配分を制御する直流電力制御部として機能する。

直流機器 1 02の駆動電圧は機器に応じた複数種類の電圧から選択されるから、協調制御部 1 1 3に DCZ DCコンバータを設け、主電源および分散電源から得られる直流電圧を必要な電圧に変換するのが望ましい。通常は、 1系統のサブシステム（もしくは 1台の直流ブレーカ 1 1 4に接続された直流機器 1 02) に対して 1種類の電圧が供給されるが、 1系統のサブシステムに対して 3線以上を用いて複数種類の電圧を供給するように構成してもよい。また、直流供給線路 Wd cを 2線式とし、線間に印加する電圧を時間経過に伴って変化させる構成を採用することも可能である。 DCZDCコンバータは、直流ブレ一力と同様に複数に分散して設けてもよい。

上述の構成例では、 AC/DCコンバータ 1 1 2を 1個だけ図示しているが、複数個の ACZDCコンバータ 1 1 2を並設することが可能であり、複数個の ACZDCコンパ —タ 1 1 2を設けるときには、負荷の大きさに応じて運転する AC/DCコンバータ 1 1 2の台数を増減させるのが望ましい。

上述した A CZD Cコンバータ 1 1 2、協調制御部 1 1 3、直流ブレーカ 1 1 4、太陽電池 1 61、二次電池 1 62、燃料電池 1 63には通信機能が設けられており、主電源および分散電源や直流機器 1 02を含む負荷の状態に対処する連携動作を行うことを可能にしている。この通信に用いる通信信号は、直流機器 1 02に用いる通信信号と同様に直流電圧に重畳する形式で伝送する。

上述の例では主幹ブレーカ 1 1 1から出力された交流電力を AC/DCコンバータ 1 1 2により直流電力に変換するために、 ACZDCコンバータ 1 1 2を分電盤 1 1 0内に配置しているが、主幹ブレーカ 1 1 1の出力側において分電盤 1 1 0内に設けた分岐ブレ —力（図示せず）で交流供給線路を複数系統に分岐し、各系統の交流供給線路に A CZD Cコンバータを設けて系統ごとに直流電力に変換する構成を採用してもよい。

この場合、家屋 Hの各階や各部屋を単位として直流電力供給部 1 01を設けることができるから、直流電力供給部 1 01を系統別に管理することができ、しかも、直流電力を利用する直流機器 1 02との間の直流供給線路 Wd cの距離が小さくなるから、直流供給線路 Wd cでの電圧降下による電力損失を低減させることができる。また、主幹ブレーカ 1 1 1および分岐ブレーカを分電盤 1 1 0に収納し、 AC/DCコンバータ 1 1 2と協調制御部 1 1 3と直流ブレーカ 1 1 4と宅内サーバ 1 1 6とを分電盤 1 1 0とは別の盤に収納してもよい。

続いて、直流電力供給部 1 01に収納されている電源供給装置 3について図 1を用いて説明する。電源供給装置 3 (図 2では協調制御部 1 1 3に対応）は、並列運転して直流電力を直流機器（負荷機器） 1 02に供給する複数台（図示例では 4台）の電源機器 4 (5, 6) と、直流電力供給のシステム全体を監視する監視装置 7とを備えている。

複数台の電源機器 4は、 1台の第 1の電源機器 5と、複数台（図示例では 3台）の第 2の電源機器 6 (6 a〜6 c) とで構成されている。

第 1の電源機器 5は、出力電流 I o 1の大きさに関わらず常に定電圧となる直流電圧を出力電圧 Vo 1とするものである（図 5 (b) 参照）。第 1の電源機器 5には、商用電源 ACからの電源電圧が入力電圧 V i 1 (図 3参照）として入力される。つまり、第 1の電源機器 5は、商用電源 ACを入力電源とした AC/DCコンバータ 1 1 2の出力を入力電源として直流電力を直流機器 1 02に供給する商用電源用電源機器である。

この第 1の電源機器 5は、図 3に示すように、出力電圧 Vo 1を検出する電圧検出手段 50と、基準電圧 V 2と電圧検出手段 50の検出電圧 V 1とに応じてオンデューティ幅が設定されたパルス幅変調信号 S 1を生成するスイッチング制御手段 51と、スィッチング制御手段 51からのパルス幅変調信号 S 1のオンデューティ幅に応じてオンオフ動作するスイッチング素子 520を有する DC/DCコンバータ 52とを備えている。

電圧検出手段 50は、直列接続の 2つの抵抗器 500, 501と、抵抗器 500, 5 01による分割電圧が入力される電圧ホロァ 502とを備えており、第 1の電源機器 5の出力電圧 Vo 1を検出する。

スイッチング制御手段 51は、電圧検出手段 50の検出電圧（電圧ホロア 502の出力電圧） V 1および基準電圧 V 2が入力されるスイッチング I C51 0を備えている。

スイッチング〗 C51 0は、基準電圧 V 2と検出電圧 V 1との差分電圧（V2— V 1 ) が一定となるようにオンデューティ幅が設定されたパルス幅変調信号 S 1をスイッチング素子 520に出力する。つまり、スイッチング I C 51 0は、出力電圧 Vo 1 (検出電圧 V 1 ) が常に一定となるように、パルス幅変調信号 S 1のオンデューティ幅を設定する。

DCZDCコンバータ 52は、入力側から順に、平滑コンデンサ 521 と、インダクタ 522と、スイッチング素子 520と、ダイオード 523と、平滑コンデンサ 524とを備えており、スイッチング素子 520のオンオフ動作によって入力電圧 V i 1を昇圧する。

スイッチング素子 520は、例えば電界効果トランジスタなどであり、スイッチング I C 51 0からのパルス幅変調信号 S 1が抵抗器 525を介してゲートに入力される。スイッチング素子 520がオンになると、ソースとドレインの間が導通し、インダクタ 52 2には電磁エネルギーが蓄えられる。その後、スイッチング素子 520がオフになると、インダクタ 522に蓄えられた電磁エネルギーが放出されることによって昇圧する。昇圧された電圧は平滑コンデンサ 524で平滑される。平滑コンデンサ 524で平滑された直流電圧は、出力電圧 Vo 1として直流機器 1 02 (図 1参照）に出力される。

上記の動作により、第 1の電源機器 5は、図 5 (b) に示すように、出力電流 I o 1 の大きさに関わらず出力電圧 V o 1を一定の直流電圧とする出力電流一出力電圧特性から外れないようにフィード / N*ック制御を行うことができる。

第 2の電源機器 6は、図 5 (a) に示すように、出力電流 I o 2が大きくなるにつれて単調に小さくなる直流電圧を出力電圧 V o 2とするものである。このような第 2の電源機器 6の出力電流一出力電圧特性を、 Vo 2 =—ひ I o 2 + V0 (α>0、 V0>0) と表わすことができる。上記の出力電流一出力電圧特性では、 V o 2 +ひ I o 2は V0で一定値となる。 V o及びひは、第 2の電源機器 6ごとに異なった値であってもよいし、同じ値であってもよい。

図 1に示すように、第 2の電源機器 6 aには太陽電池 1 61が接続され、第 2の電源機器 6 bには二次電池 1 62が接続され、第 2の電源機器 6 cには燃料電池 1 63が接続されている。各第 2の電源機器 6は、それぞれ接続されている電池 1 6 1〜1 63から入力電圧 V i 2 (図 4参照）が入力される。つまり、第 2の電源機器 6 aは、太陽電池 1 6 1を入力電源として直流電力を直流機器 1 02に供給する太陽電池用電源機器（PVコンバ一タ）であり、第 2の電源機器 6 bは、二次電池 1 62を入力電源として直流電力を直流機器 1 02に供給する二次電池用電源機器（BATコンバータ）であり、第 2の電源機器 6 cは、燃料電池 1 63を入力電源として直流電力を直流機器 1 02に供給する燃料電池用電源機器（FCコンバータ）である。

各第 2の電源機器 6は、図 4に示すように、出力電流 I o 2を検出する電流検出手段 60と、出力電圧 Vo 2を検出する電圧検出手段 6 1 と、電圧検出手段 6 1の検出電圧 V 5と電流検出手段 60から出力される電圧 V 8とに応じてオンデュ一ティ幅が設定されたパルス幅変調信号 S 2を生成するスイッチング制御手段 62と、スイッチング制御手段 6 2からのパルス幅変調信号 S 2のオンデューティ幅に応じてオンオフ動作するスィッチング素子 630を有する DC D Cコンバータ 63と、後述の制御部 73 (図 1参照）の制御によって出力電流 I o 2の大きさを調整する調整手段 64とを備えている。

電流検出手段 60は、抵抗器 600, 605と、抵抗器 600の両端電圧を検出する電流 I C 601と、電流 I C 60 1の出力電圧 V 3を分割する抵抗器 602, 603と、抵抗器 602, 603で分割された分割電圧が入力される電圧ホロァ 604とを備えておリ、出力電流 I o 2を検出する。

電圧検出手段 6 1は、直列接続の 2つの抵抗器 6 1 0, 6 1 1 と、抵抗器 6 1 0, 6 1 1による分割電圧が入力される電圧ホロァ 6 1 2とを備えており、出力電圧 V o 2を検出する。

スイッチング制御手段 62は、電圧検出手段 6 1の検出電圧（電圧ホロア 6 1 2の出力電圧） V 5および後述の電圧 V 8が入力されるスイッチング I C 620を備えている。

DCZDCコンバータ 63は、入力側から順に、平滑コンデンサ 63 1 と、インダク - ' » ^w ^ u σ D タ 6 3 2と、スイッチング素子 6 3 0と、ダイオード 6 3 3と、平滑コンデンサ 6 3 4とを備えており、スイッチング素子 6 3 0のオンオフ動作によって入力電圧 V ί 2を昇圧する。

調整手段 6 4は、後述の制御部 7 3 (図 1参照）から出力電流 I ο 2の指示値を取得する C P U 6 4 0と、 C P U 6 4 0の出力電圧 V 6を分割する 2つの抵抗器 6 4 1 , 6 4

2と、抵抗器 6 4 1 ， 6 4 2による分割電圧が入力される非反転増幅回路 6 4 3とを備えている。

C P U 6 4 0では、電源供給装置 3の動作中において、つまり電源供給装置 3による直流機器 1 0 2への電力供給時において、制御部 7 3からの指示値に基づいて、出力電流

I o 2の大きさを変動するための制御が行われる。

監視装置 7は、図 1に示すように、直流機器 1 0 2に供給される負荷電流 I Lの電流値を検出する負荷電流検出部（負荷電流検出手段） 7 0と、太陽電池 1 6 1および燃料電池 1 6 3の供給可能範囲ならびに二次電池 1 6 2の残量を検出する残量検出部 7 1 と、負荷電流検出部 7 0で検出された負荷電流 I Lが変化したか否かを判定する判定部（判定手段） 7 2と、各第 2の電源機器 6の出力電流 I o 2の大きさを制御する制御部（制御手段）

7 3とを備えている。

負荷電流検出部 7 0は、電源供給装置 3が動作中において、つまり電源供給装置 3による直流機器 1 0 2への電力供給時において、予め設定された時間間隔で各直流機器 1 0

2から必要な電流を検出して、直流機器 1 0 2側の総使用電流である負荷電流 I Lを検出する。予め設定された時間間隔は、負荷追従を満足する時間間隔（例えば数ミリ秒間）である。また、負荷及び出力電流検出部 7 0は第 2の電源機器 6の出力電圧が第 1の電源機器 5の出力電圧に合わせ込まれたときの第 2の電源機器の出力電流をそれぞれ検出する。

残量検出部 7 1は、電源供給装置 3が動作中（電源供給装置 3による直流機器 1 0 2

への電力供給時）において、上記時間間隔で二次電池 1 6 2の出力電圧および出力電流を検出し、検出結果を用いて二次電池 1 6 2の残量を検出する。

判定部 7 2は、上述したように負荷電流 I Lの変化の有無を判定するとともに、負荷電流 I Lが変化したと判定した場合、負荷電流変化率が予め設定された閾値より小さいか否かを判定する。判定部 7 2は、本発明の判定手段および変化率判定手段に相当する。本実施形態において、負荷電流変化率とは、負荷電流 I Lの単位時間あたりの変化量をいう。

閾値は、燃料電池 1 6 3の種類と性能によって適宜選択され、例えば 1 O O WZ数分などに対応する値である。燃料電池 1 6 3の定格が 4 0 Vである場合、閾値は 2 . 5 A 数分つまり約 1 AZ分である。

制御部 7 3は、システム全体としていずれの電源機器 5 , 6からどれだけの電力を各直流機器 1 0 2に供給すればよいのかを求め、それに応じて各電源機器 5 , 6の出力を調整する。制御部 7 3は、各第 2の電源機器 6の調整手段 6 4のそれぞれに対して、出力電流 I o 2の電流値を指示するための指示値を送信する。なお、指示値は、出力電流 I o 2 の電流値を直接表わす値であってもよいし、出力電流 I o 2の電流値を換算した電圧値であってもよい。また、指示値は、各第 2の電源機器 6における出力電流 I o 2の電流値を指示するための値に限定されるものではなく、各第 2の電源機器 6における出力電力の大きさを指示するための値であってもよい。

図 4に示す C P U 640は、制御部 7 3 (図 1参照）からの指示値に応じた大きさの出力電圧 V 6を出力する。非反転増幅回路 643の出力電圧 V 7は、 C P U 640の出力電圧 V 6が大きくなるにつれて大きくなっていき、 C P U 640の出力電圧 V 6が小さくなるにつれて小さくなつていく。

また、電流検出手段 60には、電圧ホロァ 604と抵抗器 605との間に差動増幅回路 606が挿入されている。差動増幅回路 606は、非反転増幅回路 643の出力電圧 V 7と電流検出手段 60の検出電圧（電圧ホロア 604の出力電圧） V 4との差分電圧（V 7 -V 4) に比例した電圧 V 8 (=)S (V 7 -V 4) {β > 0)) をスイッチング I C 62 0に出力する。したがって、検出電圧 V 4が同じ大きさであっても、制御部 7 3からの指示値に応じて出力電圧 V 6および出力電圧 V 7が大きくなつた場合、スイッチング I C 6 20に出力される電圧 V 8も大きくなる。逆に、出力電圧 V 6および出力電圧 V 7が小さくなつた場合、スイッチング I C 6 20に出力される電圧 V 8も小さくなる。なお、 βの大きさは、後述のスイッチング I C 6 20において、電圧 V 8が検出電圧 V 5と演算できるように設定される。

スイッチング〗 C 6 20は、電圧 V 8と検出電圧 V 5との差分電圧（V 8— V 5) つまり電圧（/S V 7— （V 5 + /S V 4)) が一定となるようにオンデューティ幅が設定（変更）されたパルス幅変調信号 S 2をスイッチング素子 630に出力する。具体的には、電圧 (β V 7 - (V 5 + S V 4)) がこれまでよりも大きくなると、スイッチング I C 6 20は、電圧（)8 V 7— (V 5 + /S V 4)) が小さくなるように（電圧（;8 V 7— (V 5 + )8 V 4)) がこれまでと同じ大きさになるように）、パルス幅変調信号 S 2のオンデューティ幅を広く設定する。逆に、電圧（jS V 7— （V 5 + iS V 4)) がこれまでよりも小さくなると、スィツチング I C 6 20は、電圧（)S V 7— + V 4)) が大きくなるように（電圧 (β

V 7 - (V 5 + j8 V 4)) がこれまでと同じ大きさになるように）、パルス幅変調信号 S 2 のオンデューティ幅を狭く設定する。

スイッチング素子 630は、例えば電界効果トランジスタなどであり、スイッチング I C 6 20からのパルス幅変調信号 S 2が抵抗器 6 3 5を介してゲートに入力される。スイッチング素子 6 30がオンになると、ソースとドレインの間が導通し、インダクタ 63 2には電磁エネルギーが蓄えられる。その後、スイッチング素子 630がオフになると、インダクタ 63 2に蓄えられた電磁エネルギーが放出されることによって昇圧する。昇圧された電圧は、平滑コンデンサ 6 34で平滑される。平滑コンデンサ 6 34で平滑された直流電圧は、出力電圧 V o 2として直流機器 1 02 (図 1参照）に出力される。上記の動作により、出力電流 I o 2 (検出電圧 V 4)がこれまでよりも大きくなると、電圧（)SV7— (V5 + jSV4)) がこれまでよりも小さくなるが、電圧（i8V7— (V5 + /S V4)) がこれまでと同じ大きさになるようにオンデューティ幅を狭く設定して昇圧を小さくすることによって、出力電圧 Vo 2 (検出電圧 V5) をこれまでよりも小さくすることができる。一方、出力電流 I o 2 (検出電圧 V 4) がこれまでよりも小さくなると、電圧（)SV7— (V5 + )8 V4)) がこれまでよりも大きくなるが、電圧（SV7— (V5 + /S V4)) がこれまでと同じ大きさになるようにオンデューティ幅を広く設定して昇圧を大きくすることによって、出力電圧 Vo 2 (検出電圧 V5) をこれまでよりも大きくすることができる。

よって、このような構成の各第 2の電源機器 6は、電圧（iSV7— (V5 + )S V4)) を一定とすることによって、図 5 (a) に示すように、出力電流 I o 2が大きくなると出力電圧 Vo 2が単調（直線上）に小さくなる出力電流一出力電圧特性（Vo 2 + 0i l o 2 が一定値である特性）から外れないようにフィード/ \*ック制御を行うことができる。

このような出力電流一出力電圧特性を持つ各第 2の電源機器 6は、第 1の電源機器 5 とともに用いられた交点を持つ状態において、出力電圧 Vo 2が第 1の電源機器 5の出力電圧 Vo 1に合わせ込まれ、出力電圧 Vo 2が出力電圧 Vo 1に合わせ込まれたときの出力電流 I o 2を出力する。

ここで、出力電流 I o 2が減少した場合、出力電圧 Vo 2は、図 6の出力電流一出力電圧特性にしたがって変動し、一時的に大きくなる（図 6の（A)：)。出力電圧 Vo 2が大きくなると、出力電流 I o 2は大きくなリ、その結果、検出電圧 V 4も大きくなる（図 6 の（B))。検出電圧 V 4が大きくなると、電圧（j8 V7— (V5 + )8 V4)) が小さくなることにより、パルス幅変調信号 S 2のオンデューティ幅が狭くなリ、出力電圧 Vo 2 (検出電圧 V5) は小さくなる（図 6の（C))。これにより、出力電圧 Vo 2は出力電圧 Vo 1に合わせ込まれ、出力電流 I o 2は本来の大きさに戻る。

一方、出力電流 I o 2が増加した場合、出力電圧 Vo 2は、図 6の出力電流一出力電圧特性にしたがって変動し、一時的に小さくなる（図 6の（D))。出力電圧 Vo 2が小さくなると、出力電流 I o 2は小さくなリ、その結果、検出電圧 V 4も小さくなる（図 6の (E))。検出電圧 V 4が小さくなると、電圧（)8V7— （V5 + SV4)) が大きくなることにより、パルス幅変調信号 S 2のオンデューティ幅が広くなリ、出力電圧 Vo 2 (検出電圧 V5) は大きくなる（図 6の（F))。これにより、出力電圧 Vo 2は出力電圧 Vo 1 に合わせ込まれ、出力電流 I o 2は本来の大きさに戻る。

続いて、このような第 2の電源機器 6に対して、直流機器 1 02側の総使用電流（負荷電流 I L) が大き〈なり、出力電圧 Vo 2 (検出電圧 V 5) が一定のもとで、出力電流 I o 2を大きくする指示値が制御部 73からあった場合について図 7を用いて説明する。まず、上記指示値があると、出力電圧 V 7および電圧 V 8 (=β (V7-V4)) が大きくなる。このとき、電圧（)SV7— (V5 + ^ V4)) が大きくなるので、パルス幅変調信号 S 2のオンデューティ幅は広くなリ、出力電圧 Vo 2は一時的に出力電圧 Vo 1より大きくなる（図 7の（A))。この動作は、第 2の電源機器 6の出力電圧 V o 2に所定電圧を加算することに相当する。出力電圧 Vo 2が大きくなると、出力電流 I o 2 (検出電圧 V4) も大きくなる（図 7の（B))。検出電圧 V4が大きくなると、電圧（)8V7— (V5 + jS V4)) は小さくなるので、パルス幅変調信号 S 2のオンデューティ幅は狭くなる。その結果、出力電圧 Vo 2は小さくなる（図 7の（C))。上記の動作を繰り返した後、出力電圧 Vo 2は出力電圧 Vo "Iになる。これにより、第 2の電源機器 6は、定電圧特性（第 1の電源機器 5の出力電流一出力電圧特性）との交点の出力電流 I o 2が指示値（電流値 I 1 ) になるように第 2の電源機器 6の出力電流一出力電圧特性をシフ卜したことになリ、指示値通りの出力電流 I o 2を出力する。

これに対して、負荷電流 I Lが小さくなリ、出力電圧 Vo 2 (検出電圧 V 5) が一定のもとで、出力電流 I o 2を小さくする指示値が制御部 73からあった場合、出力電圧 V 7および電圧 V8 (=β (V7-V4)) が小さくなる。このとき、電圧（j8V7— (V5 + ^ V4)) が小さくなるので、パルス幅変調信号 S 2のオンデューティ幅は狭くなリ、出力電圧 Vo 2は一時的に出力電圧 Vo 1より小さくなる（図 7の（D))。この動作は、第 2の電源機器 6の出力電圧 Vo 2に所定電圧を減算することに相当する。出力電圧 Vo 2 が小さくなると、出力電流 I o 2 (検出電圧 V 4) も小さくなる（図 7の（E))。検出電圧 V 4が小さくなると、電圧（)SV7— (V5 + )S V4)) は大きくなるので、パルス幅変調信号 S 2のオンデューティ幅は広くなる。その結果、出力電圧 Vo 2は大きくなる（図 7の（F))。上記の動作を繰り返した後、出力電圧 Vo 2は出力電圧 Vo 1になる。これにより、第 2の電源機器 6は、定電圧特性（第 1の電源機器 5の出力電流一出力電圧特性）との交点の出力電流 I o 2が指示値（電流値 I 0) になるように第 2の電源機器 6の出力電流一出力電圧特性をシフトしたことになリ、指示値通りの出力電流 I o 2を出力する。

上記のように第 2の電源機器 6の出力電流一出力電圧特性がシフ卜した後も、シフト前と同様、第 2の電源機器 6の出力電圧 Vo 2が第 1の電源機器 5の出力電圧 Vo 1に合わせ込まれ、出力電圧 Vo 2が出力電圧 Vo 1に合わせ込まれたときの出力電流 I o 2を出力する。

上記より、負荷電流 I しが変化したときに、各第 2の電源機器 6において、制御部 7 3からの指示値に基づいて、図 7に示すように、出力電流一出力電圧特性をシフトすることができる。シフトさせた後においても、各第 2の電源機器 6は、出力電圧 Vo 2が第 1 の電源機器 5の出力電圧 V o 1に合わせ込まれ、出力電圧 Vo 2が出力電圧 Vo 1と同じ大きさであるときの出力電流 I o 2を直流機器 1 02に出力することができる。これによリ、負荷電流 I Lが変化しても、電源供給装置 3は各第 2の電源機器 6を負荷電流 I Lに応じた出力電流 I o 2に設定することができるとともに、負荷電流 I Lが変化しても、第 2の電源機器 6の出力電圧 V o 2が第 1の電源機器 5の出力電圧 V o 1に合わせ込まれることで、上記出力電圧 Vo 2を定電圧に保つことができる。その結果、直流機器 1 02への電力供給を安定に行うことができる。

以下に一例を示す。図 5では、（a) が第 2の電源機器 6の出力電流一出力電圧特性を示し、（b) が第 1の電源機器 5の出力電流一出力電圧特性を示す。ここで、図 5 (c) に示すように、制御部 73からの指示値として I 1 1が指示されて第 2の電源機器 6の出力電流一出力電圧特性を図 5 (c) の矢印のようにシフトさせた場合、第 2の電源機器 6の出力電流 I o 2を I 1 2から I 1 1に增加させることができる。

また、本実施形態によれば、安定した電力を供給する商用電源 ACからの電源電圧が第 1の電源機器 5に入力されることによって、直流機器 1 02のオンオフによる負荷変動の影響を低減することができ、直流機器 1 02への電力供給をより安定に行うことができる。これに対して、第 1の電源機器 5に太陽電池 1 6 1や二次電池 1 62が接続されると、直流機器 1 02への電力供給は、太陽電池 1 6 1の場合は日射に影響し、二次電池 1 62 の場合は蓄電状況に影響してしまう。

さらに、第 2の電源機器 6において、出力電流 I o 2が大きくなるにつれて単調に出力電圧 V o 2が小さくなる関係を、第 1の電源機器 5の構成から部品点数をほとんど増やすことなく、容易に実現することができる。 '

続いて、図 1に示す監視装置 7について詳細に説明する。監視装置 7の制御部 73は、判定部 72で負荷電流 I Lが変化したと判定された場合、燃料電池 1 63が接続されている第 2の電源機器 6 (FCコンバータ 6 c) の出力電圧 V o cが第 1の電源機器 5の出力電圧 V o 1に合わせ込まれたときの FCコンバータ 6 cの出力電流 I o cが変化後の負荷電流 I Lに追従するように、 FCコンバータ 6 cの調整手段 64 (図 4参照）をフィードバック制御する。

具体的には、制御部 73は、判定部 72で負荷電流変化率が閾値未満であると判定された場合、図 1 1 (a) に示すように負荷電流 I Lが変化した時点から後述の第 1の期間 (すなわち、追従期間） T 1で、 FCコンバータ 6 cの出力電圧 Vo cが第 1の電源機器 5の出力電圧 Vo 1に合わせ込まれたときの FCコンバータ 6 cの出力電流 I o cが負荷電流 I Lの変化に追従するように、調整手段 64を制御して FCコンバータ 6 cの出力電流一出力電圧特性をシフトさせる。

一方、判定部 72で負荷電流変化率が閾値以上であると判定された場合、制御部 73 は、図 1 1 (b) に示すように FCコンバータ 6 cの出力電圧 Vo cが第 1の電源機器 5 の出力電圧 Vo 1に合わせ込まれたときの FCコンバータ 6 cの出力電流 I o cを負荷電流 I Lが変化した時点から第 2の期間（すなわち、保持期間） T 2、一定に保つように、 FCコンバータ 6 cの調整手段 64をフィードバック制御する。第 2の期間 Τ 2が経過した後、制御部 73は、第 1の期間 Τ 1で FCコンパ一タ 6 出力電流 I o cが変化後の負荷電流 I Lに追従するように、調整手段 64をフィードバック制御して FCコンバータ 6 cの出力電流一出力電圧特性をシフ卜させる。

第 1の期間 T 1は、燃料電池 1 63の耐久性が低下しない変化率（数分間で 1 00W 以下の変化率）を保つように設定される。つまり、制御部 73は、第 1の期間 T 1における FCコンバータ 6 cの出力電流 I o cを負荷電流 I Lに比べて緩やかに変化させるために、出力電流 I o cの変化率が負荷電流変化率の閾値より小さくなるように第 1の期間 T 1を可変させる。このとき、第 1の期間 T 1は、制御部 73によって、負荷電流変化率が大きくなるほど長く設定され、負荷電流変化率が小さくなるほど短く設定されることになる。制御部 73は、負荷電流変化率と第 1の期間 T 1 との対応関係が設定されている対応テーブルを有している。対応テーブルでは、負荷電流変化率の所定範囲ごとに第 1の期間 T 1が対応付けられている。なお、制御部 73は、対応テーブルではなく、負荷電流変化率から第 1の期間 T 1を求める関数を有していてもよい。制御部 73は、上記関数を用いた場合、負荷電流変化率から第 1の期間 T 1を一意に決定することができる。

第 2の期間 T 2は、第 1の電源機器 5の出力電流 I o 1が安定するのに要する期間（数ミリ秒間〜数十ミリ秒間）であり、予め固定して設定されている。

また、制御部 73は、出力電流検出手段により検出された FCコンバータ 6 cの出力電流 I o cが負荷電流 I Lより大きいと判断した場合、二次電池 1 62を充電するように BATコンバータ 6 bを制御する。つまり、制御部 73は、上記の場合に、二次電池 1 6 2の放電モ一ドと充電モ一ドとを切り替え、 FCコンバータ 6 cの出力電流 I o cから直流機器 1 02への出力分を差し引いた残りの出力分で二次電池 1 62を充電する。

上記より、制御部 73は、燃料電池 1 63の供給可能能力が高いときに、出力電流 I o cから直流機器 1 02への出力分を差し引いた残りの出力分で二次電池 1 62を充電することによって、燃料電池 1 63による供給の無駄をなくすことができるので、燃料電池 1 63の利用効率を高めることができる。

次に、本実施形態に係る電源供給装置 3の動作について図 8〜 1 1を用いて説明する。以下、負荷電流 I しが増加した場合の動作について説明する。

まず、負荷電流検出部 70が負荷電流 I Lの電流値 I 0を検出する（図 8の S 1 )。 F Cコンバータ 6 cの出力電流 I o cの電流値が I 1であり、第 1の電源機器 5の出力電流 I o 1の電流値が I 2である場合、電流値の関係は 1 0= 1 1 + 1 2となる。通常は I 2 =0であることが望ましい。続いて、負荷電流 I Lの電流値が I 0から I 5に変化した場合（図 1 1参照）、負荷電流変化率が閾値以上であるか否かを判定部 72が判定する（S 2)。負荷電流変化率が閾値以上である場合、制御部 73は、負荷電流 I Lが変化してから第 2 の期間 T 2が経過するまで図 9 (a), 図 1 1 (b) に示すように FCコンバータ 6 cの出力電流 I o cが電流値 I 1で固定されるように FCコンバータ 6 cを制御する（S3)。第 1の電源機器 5の出力電流 I o 1は、図 9 (b), 図 1 1 (b) に示すように負荷電流 I L の変化に追従して電流値が I 2力、ら I 3に増加する。電流値の関係は I 5 = I 1 + I 3となる。

第 2の期間 T 2が経過した後、制御部 73は、第 1の期間 T 1が経過するまでに、 F Cコンバータ 6 cの出力電流 I o cが負荷電流 I Lの変化に追従するような指示値を FC コンバータ 6 cに送信する（S4)。つまり、上記指示値は、第 1の電源機器 5の最初の電流値 I 2が 0である場合、電流値 I 2を 0に戻すような値であることが望ましい。また、上記指示値は、最初の電流値 I 2が 0以外の値（ I 2>0) であっても同様に、電流値 I 2を最初の値に戻すような値であることが望ましい。 FCコンバータ 6 cは、制御部 73 から指示値を受け取ると、調整手段 64を用いて FCコンバータ 6 cの出力電流一出力電圧特性をシフトし、指示値の大きさの出力電流 I o cを直流機器 1 02に供給する。 FC コンバータ 6 cの出力電流 I o cは、図 1 1 (b) に示すように増加していく。このとき、第 1の電源機器 5の出力電流 I o 1は減少していく。なお、上記指示値は、電流値 I 2を最初の値に戻すことが望ましいのであって、電流値 I 2を最初の値に必ず戻す必要はない。

—方、ステップ S 2において、負荷電流変化率が閾値未満である場合、制御部 73は、図 1 1 (a) に示すようにすぐに FCコンバータ 6 cの出力電流 I o cが負荷電流 I しの変化に追従するような指示値を FCコンバータ 6 cに送信する（S4)。 FCコンバータ 6 cは、制御部 73から指示値を受け取ると、負荷電流 I しが変化した時点から第 1の期間 T 1が経過するまでに、調整手段 64を用いて FCコンバータ 6 cの出力電流一出力電圧特性をシフトし、図 1 0 (a) に示すように指示値通りの電流値 I 4の出力電流 I o cを直流機器 1 02に供給すし、図 1 1 (a) に示されていないが、不足分の負荷電流は第 1の電源機器 5の出力電流 I o 1によリ補われる。第 1の期間 T 1が経過した時点における第 1の電源機器 5の出力電流 I o 1は、図 1 0 (b) に示すように電流値 I 2である。

負荷電流 I しが減少した場合の動作についても、負荷電流 I Lが増加した場合と同様にステップ S 1からステップ S 4までの動作を行えばよい。ただし、負荷電流 I Lが非常に小さくなつて第 1の電源機器 5の電流出力が停止し（出力電流 I o 1が 0になり）、さらに FCコンバータ 6 cの出力電流 I o cが負荷電流 I しに追従しきれなくなった場合（すなわち、負荷電流 I しが出力電流 I o cの可変幅の最下限以下になった場合）、出力電流 I o cが負荷電流 I Lより大きくなリ（S5)、 FCコンバータ 6 cは、二次電池 1 62を充電モードにし、出力電流 I o cから直流機器 1 02への出力分を差し引いた残りの出力分で二次電池 1 62を充電する（S6)。

電源供給装置 3は、ステップ S 1からステップ S 6までの動作を定期的（予め設定された時間間隔）に行えば、燃料電池 1 63の供給能力が変動した場合や負荷電流 I Lの大きさが変動した場合であっても、変動に対応した出力電流 I o cの設定を行うことができる。予め設定された時間間隔は、負荷追従を満足する時間間隔（例えば数ミリ秒間）である。なお、電源供給装置 3は、ステップ S 1からステップ S 6までの動作を、予め設定された時間間隔以外に行ってもよい。

以上、本実施形態によれば、負荷電流 I しが変化したときに、第 1の期間 T 1における FCコンバータ 6 cの出力電流 I o cの変化率が予め設定された値より小さくなるように第 1の期間 T 1を設定することによって、燃料電池 1 63を入力電源とする FCコンパ —タ 6 cの出力電流 I o cを負荷電流 I Lに比べて緩やかに変化させて負荷電流 I Lに追従させることができるので、燃料電池 1 6 3の追従が遅くても、 F Cコンバータ 6 cの出力電流 I o cが負荷電流 I しに追従するまでの間、商用電源 A Cを入力電源とする第 1の電源機器 5が補償することができる。その結果、電源供給装置 3としてみれば、追従性よく直流電力を直流機器 1 0 2に供給することができるとともに、最終的には第 1の電源機器 5の出力電流 I o 1つまり交流系統からの消費電力をできるだけ小さくすることができるので、環境負荷を低減することができ、電気代も安価にすることができる。なお、 F C コンバータ 6 cの出力電流 I o cが負荷電流 I Lに追従する場合、必ずしも出力電流 I o cが変化後の負荷電流 I Lと同じ電流値になる必要はないが、出力電流 I o cが変化後の負荷電流 I Lと同じ電流値になることが望ましい。

また、本実施形態によれば、第 1の期間 T 1における F Cコンバータ 6 cの出力電流 I o cを負荷電流 I Lに比べて緩やかに変化させるように、負荷電流変化率が大きいほど第 1の期間 T 1を長く設定することによって、第 1の期間 T 1において F Cコンバータ 6 cの出力電流 I o cの急激な変化をより確実に防止することができるので、燃料電池 1 6 3の耐久性の低下をさらに抑えることができる。

さらに、本実施形態によれば、緩やかな負荷電流 I Lの変化に対しては F Cコンバータ 6 cの出力電流 I o cを最初から変化させる一方、急激な負荷電流 I Lの変化に対しては負荷電流 I Lが変化した時点から第 2の期間 T 2、 F Cコンバータ 6 cの出力電流 I o cを一定にし、一時的に第 1の電源機器 5において負荷変動を吸収し、その後、 F Cコンバ一タ 5の出力電流 I o cを変化させて、 F Cコンバータ 6 cの出力電流 I o cを負荷電流 I Lに追従させることができるので、最終的には直流機器 1 0 2との電力バランスを得ることができる。

また、本実施形態によれば、第 2の期間 T 2が数ミリ秒間〜数十ミリ秒間に予め固定されることによって、負荷電流 I Lの変化による第 1の電源機器 5の動作が安定していない間に F Cコンバータ 6 cの出力電流 I o cが変動して第 1の電源機器 5が安定出力するまでにさらに時間がかかってしまうのを低減することができるので、直流機器 1 0 2へ電力供給をより安定にすることができる。

さらに、燃料電池 1 6 3は、出力電力が頻繁に変化すると劣化しやすいが、本実施形態によれば、負荷電流 I Lの減少によって F Cコンバータ 6 cの出力電流 I o cが負荷電流 I Lより大きくなつた場合であっても、出力電流 I o cの残り出力分で二次電池 1 6 2 を充電することによって、燃料電池 1 6 3の定出力性を保つことができるので、燃料電池 1 6 3の劣化を防止することができる。

(実施形態 2 )

実施形態 2に係る電源供給装置 3は、負荷電流 I Lが変化した場合、図 1 1 ( b ) に示すように F Cコンバータ 6 cの出力電流 I o cの電流値を負荷電流 I Lの変化率に関係なく常に第 2の期間 T 2、一定に保つ点で、実施形態 1に係る電源供給装置 3と相違する。

本実施形態の制御部 7 3は、判定部 7 2で負荷電流 I Lが変化したと判定された場合、 FCコンバータ 6 cの出力電流 I o cを負荷電流 I Lが変化した時点から第 2の期間 T 2、一定に保つように、 FCコンバータ 6 cの調整手段 64をフィードバック制御する。第 2 の期間 Τ 2が経過した後、制御部 73は、第 1の期間 Τ 1が経過するまでに出力電流 I ο cが変化後の負荷電流 I Lに追従するように、調整手段 64をフィードバック制御して F Cコンバータ 6 cの出力電流一出力電圧特性をシフ卜させる。

なお、本実施形態においても、実施形態 1と同様に、第 1の期間 Τ 1は、燃料電池 1 63の耐久性が低下しない変化率（数分間で 1 0 OW以下の変化率）を保つように設定される。つまり、制御部 73は、第 1の期間 Τ 1における FCコンバータ 6 cの出力電流 I o cを負荷電流 I しに比べて緩やかに変化させるために、出力電流 I o cの変化率が負荷電流変化率の閾値より小さくなるように第 1の期間 Τ 1を可変させる。このとき、第 1の期間 Τ 1は、制御部 73によって、負荷電流変化率が大きくなるほど長く設定され、負荷電流変化率が小さくなるほど短く設定されることになる。第 2の期間 Τ 2は、第 1の電源機器 5の出力電流 I ο 1が安定するのに要する期間（数ミリ秒間〜数十ミリ秒間）であり、予め固定して設定されている。

次に、本実施形態に係る電源供給装置 3の動作について図 9〜 1 1を用いて説明する。以下、負荷電流 I Lが増加した場合の動作について説明する。

まず、負荷電流検出部 70が負荷電流 I Lの電流値 I 0を検出する。 FCコンバータ 6 cの出力電流 I o cの電流値が I 1であり、第 1の電源機器 5の出力電流 I ο 1の電流値が I 2である場合、電流値の関係は 1 0= 1 1 + 1 2となる。通常は I 2 = 0であることが望ましい。続いて、負荷電流 I Lの電流値が 1 0から I 5に変化した場合（図 1 1 (b) 参照）、制御部 73は、負荷電流 I Lが変化してから第 2の期間 T 2が経過するまで図 9 (a), 図 1 1 (b) に示すように FCコンパ一タ 6 cの出力電流 I o cが電流値 I 1で固定されるように FCコンバータ 6 cを制御する。第 1の電源機器 5の出力電流 I o 1は、図 9 (b), 図 1 1 (b) に示すように負荷電流 I Lの変化に追従して電流値が I 2から I 3に増加する。電流値の関係は 1 5= 1 1 + 1 3となる。

第 2の期間 T 2が経過した後、制御部 73は、第 1の期間 T 1が経過するまでに、 F Cコンバータ 6 cの出力電流 I o cが負荷電流 I しの変化に追従するような指示値を FC コンバータ 6 cに送信する。つまり、上記指示値は、第 1の電源機器 5の最初の電流値 I 2が 0である場合、電流値 I 2を 0に戻すような値であることが望ましい。また、上記指示値は、最初の電流値 I 2が 0以外の値（ I 2>0) であっても同様に、電流値 I 2を最初の値に戻すような値であることが望ましい。 FCコンバータ 6 cは、制御部 73から指示値を受け取ると、調整手段 64を用いて FCコンバータ 6 cの出力電流一出力電圧特性をシフトし、指示値の大きさの出力電流 I o cを直流機器 1 02に供給する。 FCコンパ —タ 6 cの出力電流 I o cは、図 1 1 (b) に示すように増加していく。このとき、第 1 の電源機器 5の出力電流 I o 1は減少していく。なお、上記指示値は、電流値 I 2を最初の値に戻すことが望ましいのであって、電流値 I 2を最初の値に必ず戻す必要はない。負荷電流 I しが減少した場合の動作についても、負荷電流 I Lが増加した場合と同様である。ただし、負荷電流 I Lが非常に小さくなつて第 1の電源機器 5の電流出力が停止し（出力電流 I o 1が 0になり）、さらに F Cコンバータ 6 cの出力電流 I o cが負荷電流 I Lに追従しきれなくなった場合（すなわち、負荷電流 I Lが出力電流 I o cの可変幅の最低下限以下になった場合）、出力電流 I o cが負荷電流 I Lより大きくなリ、 F Cコンパ —タ 6 cは、二次電池 1 6 2を充電モ一ドにし、出力電流 I o cから直流機器 1 0 2への出力分を差し引いた残りの出力分で二次電池 1 6 2を充電する。

以上、本実施形態においても、負荷電流 I Lが変化したときに、燃料電池 1 6 3を入力電源とする F Cコンバータ 6 cの出力電流 I o cを負荷電流 I Lに比べて緩やかに変化させて負荷電流 I Lに追従させることによって、燃料電池 1 6 3の追従が遅くても、 F C コンパ一タ 6 cの出力電流 I o cが負荷電流 I Lに追従するまでの間、商用電源 A Cを入力電源とする第 1の電源機器 5が補償することができる。その結果、電源供給装置 3としてみれば、追従性よく直流電力を直流機器 1 0 2に供給することができるとともに、最終的には第 1の電源機器 5の出力電流 I o 1つまり交流系統からの消費電力をできるだけ小さくすることができるので、環境負荷を低減することができ、電気代も安価にすることができる。

また、本実施形態によれば、負荷電流 I Lが変化したときに常に第 2の期間 T 2が経過してから F Cコンバータ 6 cの出力電流 I o cを負荷電流 I Lに追従させることによつて、 F Cコンバータ 6 cの出力電流 I o cが負荷電流 I Lの変化と同時に急激に変化するのを防止することができる。

(実施形態 3 )

実施形態 3に係る電源供給装置 3は、 F Cコンバータ 6 cの出力電流 I o cを一定にする第 2の期間 T 2が設けられていない点で、実施形態 1に係る電源供給装置 3と相違する。

本実施形態の制御部 7 3は、判定部 7 2で負荷電流変化率が閾値以上であっても閾値未満であっても、図 1 1 ( a ) に示すように負荷電流 I Lが変化した時点から第 1の期間 T 1にかけて、 F Cコンバータ 6 cの出力電流 I o cが負荷電流 I Lの変化に追従するように、調整手段 6 4を制御して F Cコンバータ 6 cの出力電流一出力電圧特性をシフ卜させる。その結果、 F Cコンバータ 6 cの出力電流 I o cは、負荷電流 I Lが変化した時点から徐々に変動して負荷電流 I Lに追従する。

なお、本実施形態においても、実施形態 1と同様に、第 1の期間 T 1は、燃料電池 1 6 3の耐久性が低下しない変化率（数分間で 1 0 O W以下の変化率）を保つように設定される。つまり、制御部 7 3は、第 1の期間 T 1における F Cコンバータ 6 cの出力電流 I o cを負荷電流 I Lに比べて緩やかに変化させるために、出力電流 I o cの変化率が負荷電流変化率の閾値より小さくなるように第 1の期間 T 1を可変させる。このとき、第 1の期間 T 1は、制御部 7 3によって、負荷電流変化率が大きくなるほど長く設定され、負荷電流変化率が小さくなるほど短く設定されることになる。

以上、本実施形態によれば、負荷電流 I Lが変化したときに F Cコンバータ 6 cの出力電流 I o cを一定にする第 2の期間 T 2が設けられていなくても、燃料電池 1 6 3の動作を急峻に変化させることがないため、燃料電池 1 6 3の耐久性の低下を抑えることができる。

(実施形態 4 )

実施形態 4に係る電源供給装置 3は、負荷電流変化率が閾値以上である場合のみ、 F Cコンパ一タ 6 cの出力電流 I o cを一定に保持する第 2の期間をおかず、直ちに F Cコンバ一タ 6 cの出力電流 I o cの変化率が上記予め設定された値より小さくなるようにして上記出力電流 I o cを負荷電流 I しに追従させる点で、実施形態 1に係る電源供給装置 3と相違する。また、本実施形態では負荷電流の変化率が閾値以上である場合、第 1の期間で F Cコンバータ 6 cの出力電流の変化率が予め設定された値より小さくなるようにした点において、同期間で臨界値よリ小さくなるようにする実施形態 3と異なる。

本実施形態の制御部 7 3は、判定部 7 2で負荷電流変化率が閾値以上であると判定された場合、 F Cコンバータ 6 cの出力電流 I o cの変化率が予め設定された値（例えば負荷電流変化率の閾値）より小さくなるように第 1の期間 T 1を設定する。上記予め設定された値は、負荷電流変化率の閾値であってもよいし、上記閾値よりも小さい値であってもよい。制御部 7 3は、負荷電流 I Lの変化後、第 1の期間 T 1で F Cコンパ一タ 6 cの出力電流 I o cが負荷電流 I Lに追従するように、 F Cコンバータ 6 cの調整手段 6 4を制御して F Cコンバータ 6 cの出力電流一出力電圧特性をシフトさせる。一方、判定部 7 2 で負荷電流変化率が閾値未満であると判定された場合、制御部 7 3は、上記のような動作を行わない。すなわち、負荷電流変化率が閾値未満の場合は、制御部 7 3は F Cコンパ一タの出力電流変化率が第 1の期間で閾値未満となるように制御する。

なお、本実施形態においても、実施形態 1と同様に、第 1の期間 T 1は、燃料電池 1 6 3の耐久性が低下しない変化率（数分間で 1 O O W以下の変化率）を保つように設定される。つまり、制御部 7 3は、第 1の期間 T 1における F Cコンバータ 6 cの出力電流 I o cを負荷電流 I Lに比べて緩やかに変化させるために、出力電流 I o cの変化率が負荷電流変化率の閾値より小さくなるように第 1の期間 T 1を可変させる。このとき、第 1の期間 T 1は、制御部 7 3によって、負荷電流変化率が大きくなるほど長く設定され、負荷電流変化率が小さくなるほど短く設定されることになる。

以上、本実施形態によれば、負荷電流変化率が閾値以上となったときに、第 1の期間 T 1における F Cコンバータ 6 cの出力電流 I o cの変化率が予め設定された値より小さ <なるように第 1の期間 T 1を設定することによって、燃料電池 1 6 3を入力電源とする F Cコンバータ 6 cの出力電流 I o cを負荷電流 I Lに比べて緩やかに変化させて負荷電流 I しに追従させることができ、燃料電池 1 6 3の動作を急峻に変化させることがないので、燃料電池 1 6 3の耐久性の低下を抑えることができる。また、燃料電池 1 6 3の追従が遅くても、 F Cコンバータ 6 cめ出力電流 I o cが負荷電流 I Lに追従するまでの間、商用電源 A Cを入力電源とする第 1の電源機器 5が補償することができるので、電源供給装置 3としてみれば、追従性よく直流電力を直流機器 1 0 2に供給することができる。

一方、負荷電流変化率が閾値未満である場合、 F Cコンバータ 6 cの出力電流 I o c を負荷電流 I しにそのまま追従させることによって、第 1の電源機器 5の出力電流 I o 1 つまり交流系統からの消費電力をできるだけ小さくすることができるので、環境負荷を低減することができ、電気代も安価にすることができる。

(実施形態 5 )

実施形態 5に係る電源供給装置 3は、 F Cコンバータ 6 cの出力電流 I o cを一定にする第 2の期間 T 2を設定する点で、実施形態 4に係る電源供給装置 3と相違する。また、負荷電流変化率が閾値異常である場合、 F Cコンバータ 6 cの出力電流変化率が第 1の期間で予め設定された値より小さくなるという点において、同期間で閾値より小さくなるように制御する実施形態 1とは異なる。

本実施形態の制御部 7 3は、判定部 7 2で負荷電流変化率が閾値以上であると判定された場合、すぐに F Cコンバータ 6 cの出力電流 I o cを負荷電流 I Lに追従させるのではなく、負荷電流 I しが変化した時点から第 2の期間 T 2、出力電流 I o cを一定に保つように、 F Cコンバータ 6 cの調整手段 6 4を制御する。第 2の期間 T 2が経過した後、制御部 7 3は、第 1の期間 T 1で F Cコンバータ 6 cの出力電流 I o cが変化後の負荷電流 I しに追従するように、調整手段 6 4を制御して F Cコンバータ 6 cの出力電流の変化率が予め設定された値よリ小さくなるように F Cコンバータ 6 cの出力電流一出力電圧特性をシフ卜させる。

なお、本実施形態においても、実施形態 4と同様に、第 1の期間 T 1は、燃料電池 1 6 3の耐久性が低下しない変化率（数分間で 1 0 0 W以下の変化率）を保つように設定される。つまり、制御部 7 3は、負荷電流 I Lの変化率が閾値以上と判断された場合、第 1 の期間 T 1における F Cコンバータ 6 cの出力電流 I o cを負荷電流 I Lに比べて緩やかに変化させるために、出力電流 I o cの変化率が負荷電流変化率の予め設定された値より小さくなるように第 1の期間 T 1を可変させる。このとき、第 1の期間 T 1は、制御部 7 3によって、負荷電流変化率が大きくなるほど長く設定され、負荷電流変化率が小さくなるほど短く設定されることになる。

以上、本実施形態によれば、負荷電流 I Lが変化した時点から第 2の期間 T 2、 F C コンバータ 6 cの出力電流 I o cを一定にし、一時的に第 1の電源機器 5において負荷変動を吸収し、その後、 F Cコンバータ 6 cの出力電流 I o cを変化させて、 F Cコンパ一タ 6 cの出力電流 I o cを負荷電流 I Lに追従させることができるので、最終的には負荷機器 I Lとの電力バランスを得ることができる。

なお、実施形態 1〜5では、負荷電流変化率に応じて第 1の期間 T 1を可変させている。しかしながら、負荷電流 I Lが想定できる最大範囲で変化しても F Cコンバータ 6 c の出力電流 I o cを負荷電流 I Lに比べて緩やかに変化させることができれば、第 1の期間 T 1は可変である必要はない。したがって、実施形態 1〜5の変形例として、負荷電流 I Lが想定できる最大範囲で変化しても出力電流 I o cを負荷電流 I Lに比べて緩やかに変化させる範囲で、第 1の期間 T 1を固定してもよい。

また、実施形態 1 ~ 5の他の変形例として、燃料電池 1 6 3の耐久性の低下を抑えることができる範囲で、第 1の期間 T 1を固定してもよい。具体的には、燃料電池 1 6 3が最小定格電力から最大定格電力に変化する場合であっても F Cコンバータ 6 cの出力電流 I o cの変化率が上述の閾値より小さくなるような期間を第 1の期間 T 1として固定する。

さらに、実施形態 1〜 5の他の変形例として、第 2の期間 T 2が数十秒間〜数分間に予め固定されていてもよい。上記のような範囲に第 2の期間 T 2が設定されることによつて、すぐに停止させられる直流機器 1 0 2の使用の場合（直流機器 1 0 2の一時使用の場合）に、あえて F Cコンバータ 6 cの出力電流 I o cを変化させないようにすることができるので、燃料電池 1 6 3の負荷を増加させないようにすることができ、燃料電池 1 6 3 の劣化を防止することができる。

以上、本発明の好ましい実施形態が説明されているが、本発明はこれらの特定の実施形態に限られるものではなく、請求範囲の範疇から離脱しない多様な変更及び変形が可能であり、それも本発明の範疇内に属する。

Claims

請求の範囲

【請求項 1】

燃料電池を入力電源とし直流電力を負荷機器に供給する燃料電池用電源機器と、前記燃料電池用電源機器の出力を制御する制御手段と

を備え、

前記負荷機器に供給される負荷電流の変化時に、前記燃料電池用電源機器の出力電流の変化率が予め設定された値よリ小さくなるように、前記燃料電池用電源機器の出力特性がシフ卜される

電源供給装置。

【請求項 2】

第 1項において、

負荷電流の電流値を検出する負荷電流検出手段と、

前記負荷電流検出手段で検出された負荷電流が変化したか否かを判定する判定手段をさらに備え、

前記燃料電池用電源機器は、前記負荷機器への電力供給時に出力電流と出力電圧の関係を示す出力特性をシフ卜させる調整手段を有し、前記出力特性は出力電流が大きくなるにつれて単調に小さくなる直流電圧を出力電圧とする特性であり、

前記制御手段は、前記判定手段で前記負荷電流が変化したと判定された場合、前記燃料電池用電源機器の出力電流の変化率が予め設定された値より小さくなるように追従期間を設定し、前記負荷電流の変化後、前記追従期間で前記燃料電池用電源機器の出力電流が前記負荷電流に追従するように前記調整手段を制御して当該燃料電池用電源機器の出力特性をシフ卜させる

電源供給装置。

【請求項 3】

第 2項において、

商用電源を入力電源とし出力電流の大きさに関わらず定電圧となる直流電圧を出力電圧とする商用電源用電源機器をさらに含み、

前記制御手段は、前記商用電源用電源機器と前記燃料電池用電源機器とを並列運転し、前記燃料電池用電源機器の出力電圧が前記商用電源用電源機器の出力電圧に合わせ込まれたときの当該燃料電池用電源機器の出力電流の電流値を制御する

電源供給装置。

【請求項 4】

第 3項において、前記負荷電流検出手段で検出された前記負荷電流の単位時間あたリの変化量を負荷電流変化率とし、

前記制御手段は、前記負荷電流変化率が大きいほど前記追従期間を長く設定する電源供給装置。

【請求項 5】

第 3項または第 4項において、

前記制御手段は、前記判定手段で前記負荷電流が変化したと判定された場合、前記燃料電池用電源機器の出力電流を前記負荷電流が変化した時点から保持期間、一定に保ち、前記保持期間が経過した後、前記追従期間で前記燃料電池用電源機器の出力電流が前記負荷電流に追従するように前記調整手段を制御して当該燃料電池用電源機器の出力特性をシフトさせる

電源供給装置。

【請求項 6】

第 3項において、

前記負荷電流検出手段で検出された前記負荷電流の単位時間あたリの変化量を負荷電流変化率とし、

前記負荷電流変化率が閾値以上であるか否かを判定する変化率判定手段を備え、前記制御手段は、前記変化率判定手段で前記負荷電流変化率が前記閾値未満であると判定された場合、前記負荷電流が変化した時点から前記追従期間で前記燃料電池用電源機器の出力電流が前記負荷電流の変化に追従するように前記調整手段を制御して当該燃料電池用電源機器の出力特性をシフ卜させる一方、前記変化率判定手段で前記負荷電流変化率が前記閾値以上であると判定された場合、前記燃料電池用電源機器の出力電流を前記負荷電流が変化した時点から保持期間、一定に保ち、前記保持期間が経過した後、前記追従期間で前記燃料電池用電源機器の出力電流が前記負荷電流に追従するように前記調整手段を制御して当該燃料電池用電源機器の出力特性をシフトさせる

電源供給装置。

【請求項 7】

第 6項において、

前記制御手段は、前記追従期間における前記燃料電池用電源機器の出力電流の変化率が前記閾値よリ小さくなるように当該追従期間を設定する

電源供給装置。

【請求項 8】

第 1項において、

前記負荷機器に供給される負荷電流の電流値を検出する負荷電流検出手段と、前記負荷電流検出手段で検出された負荷電流の単位時間あたりの変化量である負荷電流変化率が閾値以上であるか否かを判定する変化率判定手段とをさらに含み、

前記燃料電池用電源機器は、前記負荷機器への電力供給時に出力電流と出力電圧の関係を示す出力特性をシフ卜する調整手段を有し、前記出力特性は出力電流が大きくなるにつれて単調に小さくなる直流電圧を出力電圧とする特性であって、

前記制御手段は、前記変化率判定手段で前記負荷電流変化率が前記閾値以上であると判定された場合、前記燃料電池用電源機器の出力電流の変化率が前記閾値よリ小さくなるように追従期間を設定し、前記負荷電流の変化後、前記追従期間で前記燃料電池用電源機器の出力電流が前記負荷電流に追従するように前記調整手段を制御して当該燃料電池用電源機器の出力特性をシフ卜させる

電源供給装置。

【請求項 9】

第 8項において、

前記制御手段は、前記商用電源用電源機器と前記燃料電池用電源機器と並列運転し、前記燃料電池用電源機器の出力電圧が前記商用電源用電源機器の出力電圧に合わせ込まれたときの当該燃料電池用電源機器の出力電流の電流値を制御する

電源供給装置。

【請求項 1 0】

第 9項において、

前記制御手段は、前記変化率判定手段で前記負荷電流変化率が前記閾値以上であると判定された場合、前記燃料電池用電源機器の出力電流を前記負荷電流が変化した時点から保持期間、一定に保ち、前記保持期間が経過した後、前記追従期間で前記燃料電池用電源機器の出力電流が前記負荷電流に追従するように前記調整手段を制御して当該燃料電池用電源機器の出力特性をシフトさせる

電源供給装置。

【請求項 1 1】

第 5 ~ 7、 1 0項のうちのいずれか一項において、

前記保持期間は予め固定されている

電源供給装置。

【請求項 1 2】

第 3 ~ 7、 9〜 1 1項のうちのいずれか一項において、

二次電池をさらに含み、

前記燃料電池用電源機器は、前記負荷電流の減少によって前記商用電源用電源機器の電流出力が停止したときに前記燃料電池用電源機器の出力電流が前記負荷電流よリ大きい場合、前記燃料電池用電源機器の出力電流のうち、少なくとも当該燃料電池用電源機器の出