特開 2022-155704 電力システム及び電力制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022155704

(43)【公開日】2022-10-14

(54)【発明の名称】電力システム及び電力制御装置

(51)【国際特許分類】

   H01M 8/04007 20160101AFI20221006BHJP

   H01M 8/04694 20160101ALI20221006BHJP

   H01M 8/04858 20160101ALI20221006BHJP

   H01M 8/00 20160101ALI20221006BHJP

   H01M 8/0432 20160101ALI20221006BHJP

   H01M 8/04313 20160101ALI20221006BHJP

   H01M 8/249 20160101ALI20221006BHJP

   H01M 8/04955 20160101ALI20221006BHJP

   B60L 50/75 20190101ALI20221006BHJP

   B60L 58/30 20190101ALI20221006BHJP

   B60L 3/00 20190101ALI20221006BHJP

【ＦＩ】

H01M8/04007

H01M8/04694

H01M8/04858

H01M8/00 Z

H01M8/0432

H01M8/04313

H01M8/249

H01M8/04955

B60L50/75

B60L58/30

B60L3/00 H

【審査請求】有

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021059063

(22)【出願日】2021-03-31

(71)【出願人】

【識別番号】000005326

【氏名又は名称】本田技研工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100106002

【弁理士】

【氏名又は名称】正林 真之

(74)【代理人】

【識別番号】100120891

【弁理士】

【氏名又は名称】林 一好

(74)【代理人】

【識別番号】100160794

【弁理士】

【氏名又は名称】星野 寛明

(72)【発明者】

【氏名】竹内 健人

(72)【発明者】

【氏名】中島 伸高

(72)【発明者】

【氏名】宮崎 潤野

【テーマコード（参考）】

5H125

5H126

5H127

【Ｆターム（参考）】

5H125AA01

5H125AC07

5H125AC12

5H125BD02

5H125BD10

5H125BD14

5H125CB01

5H125CD06

5H125EE37

5H125EE44

5H125EE52

5H125EE53

5H125EE64

5H125EE70

5H126AA22

5H127AB04

5H127AB11

5H127AB29

5H127AC05

5H127CC06

5H127DB49

5H127DB72

5H127DB74

5H127DB91

5H127DB93

5H127DC41

5H127DC42

(57)【要約】

【課題】燃料電池の劣化を従来よりも抑えることができる電力システム及び電力制御装置を提供すること。
【解決手段】実施形態の電力システムは、燃料電池、熱源、放熱部及び制御部を備える。燃料電池は、電気化学反応により発電し、第１の熱を発する。熱源は、動作することで第２の熱を発する。放熱部は、前記第１の熱及び前記第２の熱を放熱する。制御部は、前記熱源が動作中である場合、前記第１の熱の熱量が、前記放熱部の放熱量の上限から前記第２の熱の熱量を引いた放熱余力以下となるように前記燃料電池を制御する。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電気化学反応により発電し、第１の熱を発する燃料電池と、
動作することで第２の熱を発する熱源と、
前記第１の熱及び前記第２の熱を放熱する放熱部と、
前記熱源が動作中である場合、前記第１の熱の熱量が、前記放熱部の放熱量の上限から前記第２の熱の熱量を引いた放熱余力以下となるように前記燃料電池を制御する制御部と、を備える電力システム。

【請求項2】

前記制御部は、前記第１の熱の熱量が前記放熱余力以下となるように前記燃料電池の出力を上げる、請求項１に記載の電力システム。

【請求項3】

前記電力システムは、車両に搭載され、
前記熱源は、リターダーを含む、請求項１又は請求項２に記載の電力システム。

【請求項4】

前記リターダーの温度と外気温、前記リターダーの要求出力、前記リターダーから出る冷却液の温度、又は前記車両の速さ及び加速度とブレーキ要求の少なくともいずれかに基づき前記第２の熱の熱量を求める、請求項３に記載の電力システム。

【請求項5】

前記放熱部は、ラジエーターを含み、前記ラジエーターを通過する風の風速、前記ラジエーターに入る冷却液の温度、外気温及び、前記冷却液を加速させるウォーターポンプの出力に基づき、前記上限を求める、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の電力システム。

【請求項6】

複数の前記燃料電池を含み、
前記第１の熱は、複数の前記燃料電池が発する熱を合わせた熱であり、
前記制御部は、劣化度の小さい前記燃料電池を優先して停止させることで前記第１の熱の熱量を前記放熱余力以下にする、請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の電力システム。

【請求項7】

前記燃料電池によって発電された電力で動作する複数の負荷部をさらに備え、
前記制御部は、停止させる前記燃料電池と同じ電源系統の前記負荷部の出力を、他の電源系統の前記負荷部の出力よりも小さくする、請求項６に記載の電力システム。

【請求項8】

前記燃料電池によって発電された電力で動作する複数の負荷部をさらに備え、
前記制御部は、複数の部品を合わせた部品群の余命が最も長くなるように、前記負荷部の出力を決定する、請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の電力システム。

【請求項9】

動作することで第２の熱を発する熱源が動作中である場合、電気化学反応により発電する燃料電池が発する第１の熱の熱量が、前記第１の熱及び第２の熱を放熱する放熱部の放熱量の上限から前記第２の熱の熱量を引いた放熱余力以下となるように前記燃料電池を制御する制御部を備える、電力制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電力システム及び電力制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

燃料電池を備え、当該燃料電池によって動作する車両などの装置がある。このような装置は、例えばリターダーなどの、動作することで発熱する熱源を備える場合がある。このような熱源を備える装置では、従来、燃料電池も発熱するため、熱源が動作中は燃料電池をアイドル状態にするなどして停止させることで、発熱量を抑えている。これは、熱源と燃料電池が共に発熱すると、放熱が間に合わなくなるためである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特表２０１１－５０３８１２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、熱源を動作させるたびに燃料電池を停止させると、燃料電池の発電量の変動が大きくなる。
本発明の実施形態が解決しようとする課題は、燃料電池の劣化を従来よりも抑えることができる電力システム及び電力制御装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0005】

実施形態の電力システムは、燃料電池、熱源、放熱部及び制御部を備える。燃料電池は、電気化学反応により発電し、第１の熱を発する。熱源は、動作することで第２の熱を発する。放熱部は、前記第１の熱及び前記第２の熱を放熱する。制御部は、前記熱源が動作中である場合、前記第１の熱の熱量が、前記放熱部の放熱量の上限から前記第２の熱の熱量を引いた放熱余力以下となるように前記燃料電池を制御する。

【発明の効果】

【0006】

本発明によれば、燃料電池の劣化を従来よりも抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】実施形態に係る車両の要部回路構成の一例を示すブロック図。

【図2】図１中の冷却部の要部構成の一例を示すブロック図。

【図3】図１中の制御部のプロセッサーによる処理の一例を示すフローチャート。

【図4】実施形態の車両の各部の状態などの時間変化の一例を示すグラフ。

【図5】従来の車両の各部の状態などの時間変化の一例を示すグラフ。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、実施形態に係る電源系統について図面を用いて説明する。なお、以下の実施形態の説明に用いる各図面は、説明のため、構成を省略して示している場合がある。また、各図面及び本明細書中において、同一の符号は同様の要素を示す。
図１は、実施形態に係る車両１の要部回路構成の一例を示すブロック図である。

【0009】

車両１は、例えば、ＦＣＶ（fuel cell vehicle）などの、燃料電池を動力として推進（走行）する車両である。車両１は、一例として、制御部１００、冷却部２００、電源系統３００及び駆動系４００を含む。制御部１００、冷却部２００及び電源系統３００は、車両１に搭載される電力システムの一例を構成する。また、車両１は、電力システムの一例である。

【0010】

制御部１００は、例えば、車両１の動作に必要な演算及び制御などの処理を行うコンピューターである。制御部１００は、冷却部２００、電源系統３００及び駆動系４００などを制御する。制御部１００は、一例として、プロセッサー１０１、ＲＯＭ（read-only memory）１０２、ＲＡＭ（random-access memory）１０３及び補助記憶装置１０４を含む。なお、制御部１００は、電力制御装置の一例である。

【0011】

プロセッサー１０１は、制御部１００の中枢部分であり、各種演算及び処理を行う。プロセッサー１０１は、例えば、ＣＰＵ（central processing unit）、ＭＰＵ（micro processing unit）、ＳｏＣ（system on a chip）、ＤＳＰ（digital signal processor）、ＧＰＵ（graphics processing unit）、ＡＳＩＣ（application specific integrated circuit）、ＰＬＤ（programmable logic device）又はＦＰＧＡ（field-programmable gate array）などである。あるいは、プロセッサー１０１は、これらのうちの複数を組み合わせたものである。プロセッサー１０１は、ＲＯＭ１０２又は補助記憶装置１０４などに記憶されたファームウェア、システムソフトウェア及びアプリケーションソフトウェアなどのプログラムに基づいて、車両１の各種の機能を実現するべく各部を制御する。また、プロセッサー１０１は、当該プログラムに基づいて後述する処理を実行する。なお、当該プログラムの一部又は全部は、プロセッサー１０１の回路内に組み込まれていても良い。

【0012】

ＲＯＭ１０２及びＲＡＭ１０３は、制御部１００の主記憶装置である。
ＲＯＭ１０２は、専らデータの読み出しに用いられる不揮発性メモリである。ＲＯＭ１０２は、上記のプログラムのうち、例えばファームウェアなどを記憶する。また、ＲＯＭ１０２は、プロセッサー１０１が各種の処理を行う上で使用するデータなども記憶する。
ＲＡＭ１０３は、データの読み書きに用いられるメモリである。ＲＡＭ１０３は、プロセッサー１０１が各種の処理を行う上で一時的に使用するデータを記憶するワークエリアなどとして利用される。ＲＡＭ１０３は、典型的には揮発性メモリである。

【0013】

補助記憶装置１０４は、制御部１００の補助記憶装置である。補助記憶装置１０４は、例えばＥＥＰＲＯＭ（electric erasable programmable read-only memory）、ＨＤＤ（hard disk drive）又はフラッシュメモリなどである。補助記憶装置１０４は、上記のプログラムのうち、例えば、システムソフトウェア及びアプリケーションソフトウェアなどを記憶する。また、補助記憶装置１０４は、プロセッサー１０１が各種の処理を行う上で使用するデータ、プロセッサー１０１での処理によって生成されたデータ及び各種の設定値などを記憶する。

【0014】

図２は、冷却部２００の要部構成の一例を示すブロック図である。
冷却部２００は、車両１の各部を冷却するための部分である。冷却部２００は、一例として、冷却回路２１０、ラジエーター（ＲＡＤ）２２０、ＦＣＳ（fuel cell system）２３０、ウォーターポンプ（ＷＰ）２４０及びリターダー（ＲＥＴ）２５０を含む。

【0015】

冷却回路２１０は、例えば、クーラントなどの液体（以下「冷却液」という。）が循環して流れる流体回路である。冷却回路２１０は、冷却液が熱を運ぶことで、燃料電池スタック２３３の冷却及び暖機、並びにリターダー２５０の冷却などを行う。冷却液は、例えば、ラジエーター２２０から出た後、ＦＣＳ２３０又はリターダー２５０を通過してラジエーター２２０に戻る。

【0016】

ラジエーター２２０は、ヒートシンク及びファンなどによって放熱することで、ラジエーター２２０内の、冷却液を冷却する。冷却回路２１０及びラジエーター２２０は、燃料電池スタック２３３が発する熱とリターダー２５０が発する熱を放熱する放熱部の一例である。

【0017】

冷却部２００は、１又は複数のＦＣＳ２３０を備える。図２には、一例としてＦＣＳ２３０－１～ＦＣＳ２３０－ＮのＮ基のＦＣＳ２３０を示している。なお、Ｎは、１以上の整数である。
ＦＣＳ２３０は、例えば、燃料電池スタック２３３及び燃料電池スタック２３３が動作するために用いられる各種装置などを備える電源である。ＦＣＳ２３０は、燃料電池スタック２３３が出力した電力を出力する。当該電力は、車両１の各部に供給され、例えば、バッテリー３０２の充電及びモーター３０５の駆動などの車両１の各部の動作に用いられる。ＦＣＳ２３０は、一例として、サーモスタット弁（ＷＰ）２３１、ウォーターポンプ（ＷＰ）２３２、燃料電池スタック（ＳＴＫ）２３３及び温度センサー２３４を含む。また、ＦＣＳ２３０は、燃料電池スタックの動作に用いられる装置として、燃料電池スタックに燃料ガス及び酸化剤ガスを供給する補機などを備えていても良い。

【0018】

サーモスタット弁２３１は、ＦＣＳ２３０内の冷却液の流れを制御して、冷却液をＦＣＳ２３０の外又は燃料電池スタック２３３に流す。

【0019】

ウォーターポンプ２３２は、サーモスタット弁２３１から燃料電池スタック２３３に流れる冷却液の流速を増加させる。

【0020】

燃料電池スタック２３３は、複数の燃料電池が積層したものである。燃料電池スタック２３３は、例えば、燃料ガスと酸化剤ガスとの電気化学反応により発電して電力を出力する。燃料電池スタック２３３は、発電した電力により、モーター３０５の駆動及びバッテリー３０２の充電などを行う。燃料電池スタック２３３は、発電を行うと発熱するため、冷却が必要となる。車両１が備える１又は複数の燃料電池スタック２３３が発する熱を合わせた熱は、第１の熱の一例である。

【0021】

温度センサー２３４は、燃料電池スタック２３３の温度を計測する。そして、温度センサー２３４は、当該温度の計測結果を出力する。

【0022】

ウォーターポンプ２４０は、ラジエーター２２０からリターダー２５０に流れる冷却液の流速を増加させる。

【0023】

リターダー２５０は、駆動系４００の回転軸などの回転力に制動をかけることで、回転軸などの回転速度を減少させることができる。これにより、リターダー２５０は、車両１を減速させることができる。リターダー２５０は、動作中発熱する。したがって、リターダー２５０は、熱源の一例である。熱源であるリターダー２５０が発する熱は、第２の熱の一例である。

【0024】

図１の説明に戻る。
車両１は、１又は複数の電源系統３００を備える。一例として、図１に示す車両１は、電源系統３００ａ及び電源系統３００ｂの２つの電源系統３００を備える。
電源系統３００は、電源及び当該電源が出力する電力の出力先を示す。当該電源は、一例として、ＦＣＳ１３０及びバッテリー３０２である。電源系統３００は、一例として、ＦＣＶＣＵ（fuel cell voltage control unit）３０１、バッテリー３０２、ＢＡＴＶＣＵ（battery voltage control unit）３０３、ＰＤＵ（power drive unit）３０４、モーター３０５、補機３０６及びＦＣＳ２３０を含む。

【0025】

ＦＣＶＣＵ３０１は、例えば、ＦＣＳ２３０が出力する電力の電圧を昇圧するなどして調整し、ＢＡＴＶＣＵ３０３などに出力する昇圧コンバーターなどである。車両１は、例えば、１つのＦＣＳ２３０に対して１つのＦＣＶＣＵ３０１を備える。

【0026】

バッテリー３０２は、モーター３０５及び補機３０６などの車両１の各部に電力を供給する二次電池であり電源である。バッテリー３０２は、例えば、ＦＣＳ２３０が出力する電力によって充電される。

【0027】

ＢＡＴＶＣＵ３０３は、バッテリー３０２及びＦＣＶＣＵ３０１が出力する電圧を昇圧又は降圧するなどして調整し、ＰＤＵ３０４及び補機３０６などに出力する昇降圧コンバーターなどである。また、ＢＡＴＶＣＵ３０３は、ＦＣＶＣＵ３０１が出力する電力を、バッテリー３０２の充電に適した電圧に調整してバッテリー３０２に出力する。

【0028】

ＰＤＵ３０４は、入力される電力をモーター３０５の回転速度及びトルクに適した周波数及び電圧に変換してモーター３０５に出力するインバーターなどである。

【0029】

モーター３０５は、駆動系４００などを駆動させるモーターである。モーター３０５は、単一のモーターであっても良いし、複数のモーターから成るモーター群であっても良い。モーター３０５は、例えば、燃料電池スタック２３３及びバッテリー３０２の少なくともいずれかが出力する電力によって駆動する。図１には、電源系統３００ａのモーター３０５をモーター３０５ａ、電源系統３００ｂのモーター３０５をモーター３０５ｂとして示している。モーター３０５は、燃料電池スタック２３３で発電された電力で動作する負荷部の一例である。

【0030】

電源系統３００は、１又は複数の補機３０６を備える。電源系統３００は、例えば、電源系統３００ごとに異なる補機３０６を備える。補機３０６は、例えば、パワーステアリング、ブレーキ、冷却ファン、ウォーターポンプ及び冷凍機などである。図１には、電源系統３００ａの補機３０６を補機３０６ａ、電源系統３００ｂの補機３０６を補機３０６ｂとして示している。一例として、電源系統３００ａは、補機３０６ａとして、パワーステアリング、ブレーキ及び冷却ファンなどを備える。そして、一例として、電源系統３００ｂは、補機３０６ｂとして、冷却ファン、ウォーターポンプ及び冷凍機などを備える。

【0031】

駆動系４００は、モーター３０５が出力する回転力を駆動輪に伝達する部分である。駆動系４００は、例えば、モーター３０５、リターダー２５０、ギヤ、シャフト及び駆動輪などを含む。

【0032】

以下、実施形態に係る車両１の動作を図３などに基づいて説明する。なお、以下の動作説明における処理の内容は一例であって、同様な結果を得ることが可能な様々な処理を適宜に利用できる。図３は、制御部１００のプロセッサー１０１による処理の一例を示すフローチャートである。プロセッサー１０１は、例えば、ＲＯＭ１０２又は補助記憶装置１０４などに記憶されたプログラムに基づいて図３の処理を実行する。なお、以下で説明する各熱量の単位はワット又はワットと同じ次元の単位である。

【0033】

プロセッサー１０１は、例えば、車両１の起動にともない図３に示す処理を開始する。
ステップＳＴ１１においてプロセッサー１０１は、リターダー２５０を作動させるか否かを判定する。例えば、プロセッサー１０１は、車両１に制動をかける必要がある場合などにリターダー２５０を作動させると判定する。プロセッサー１０１は、リターダー２５０を作動させると判定しないならば、ステップＳＴ１１においてＮｏと判定してステップＳＴ１１の処理を繰り返す。そして、プロセッサー１０１は、リターダー２５０を作動させると判定するならば、ステップＳＴ１１においてＹｅｓと判定してステップＳＴ１２へと進む。

【0034】

ステップＳＴ１２においてプロセッサー１０１は、リターダー２５０を作動させる。

【0035】

ステップＳＴ１３においてプロセッサー１０１は、ラジエーター２２０の放熱量を推定するために用いるデータ（以下「ＲＡＤデータ」という。）を取得する。ＲＡＤデータは、例えば、ラジエーター２２０のファンの回転数、ラジエーター２２０に入る冷却液の温度、外気温、ウォーターポンプの出力及び車両１の速さなどを含む。なお、プロセッサー１０１は、例えば、ラジエーター２２０のファンの回転数及びラジエーター２２０に入る冷却液の温度をラジエーター２２０から取得する。また、プロセッサー１０１は、例えば、外気温を、外気温を計測する温度センサーなどから取得する。なお、当該外気温は、車両１の車体の外の気温であっても良いし、車両１の車体内のラジエーターの外の温度であっても良い。また、プロセッサー１０１は、例えば、ウォーターポンプの出力を各ウォーターポンプから取得する。また、プロセッサー１０１は、車両１の速さを速度計などから取得する。

【0036】

ステップＳＴ１４においてプロセッサー１０１は、ステップＳＴ１３で取得したＲＡＤデータを用いてラジエーター２２０の放熱量の推定値（以下「放熱量推定値」という。）を推定する。このために、プロセッサー１０１は、ラジエーター２２０のファンの回転数及び車両１の速さなどから、ラジエーター２２０を通過する風の速さ（風速）を求める。そして、プロセッサー１０１は、例えば、当該風速、ラジエーター２２０に入る冷却液の温度、外気温、ウォーターポンプの出力を用いてラジエーター２２０の放熱量の推定値を求める。当該放熱量は、ラジエーター２２０が現在の環境において放熱可能な熱量の上限を示す。ラジエーター２２０に入力する熱量が当該上限を超えた状態が続くと、ラジエーター２２０及び冷却回路２１０などの温度が上昇を続け、ラジエーター２２０及び冷却回路２１０などが上限温度を超えることとなり、故障する場合がある。

【0037】

ステップＳＴ１５においてプロセッサー１０１は、リターダー２５０の発熱量を推定するために用いるデータ（以下「リターダーデータ」という。）を取得する。リターダーデータは、例えば、リターダー２５０の温度及び外気温を含む。あるいは、リターダーデータは、リターダー２５０の要求出力を含む。あるいは、リターダーデータは、車両１の速さ、減速Ｇ及びブレーキ要求を含む。あるいは、リターダーデータは、リターダー２５０から出る冷却液の温度を含む。あるいは、リターダーデータは、これらのうちの複数を含む。プロセッサー１０１は、例えば、リターダー２５０の温度をリターダー２５０又は温度センサーなどから取得する。リターダー２５０の温度は、例えば、リターダー２５０内の油の温度である。プロセッサー１０１は、例えば、要求出力をリターダー２５０から取得する。減速Ｇとは、車両１が受ける加速度である。プロセッサー１０１は、減速Ｇを例えば、加速度計などから取得する。ブレーキ要求とは、例えば、車両１の運転者の操作などに基づくブレーキ開度などに応じて要求されるブレーキの強さ（制動力）である。プロセッサー１０１は、ブレーキ要求を例えば、ブレーキ開度などを用いて求める。プロセッサー１０１は、リターダー２５０から出る冷却液の温度を、例えば冷却回路２１０などから取得する。

【0038】

ステップＳＴ１６においてプロセッサー１０１は、ステップＳＴ１５で取得したリターダーデータを用いてリターダー２５０の発熱量の推定値（以下、「発熱量推定値」という。）を求める。

【0039】

ステップＳＴ１７においてプロセッサー１０１は、許可発熱量の推定値を求める。許可発熱量は、ラジエーター２２０の放熱余力を示し、ＦＣＳ２３０が発熱して良い量の上限を示す。プロセッサー１０１は、例えば、ステップＳＴ１４で求めた放熱量推定値から、ステップＳＴ１６で求めた発熱量推定値を引くことで許可発熱量を求める。あるいは、プロセッサー１０１は、放熱量推定値から発熱量推定値を引いた値から、さらにマージンを引いた値を許可発熱量としても良い。

【0040】

ステップＳＴ１８においてプロセッサー１０１は、燃料電池スタック２３３の合計の発熱量が、ステップＳＴ１７で求めた許可発熱量以下となるような制御を開始する。なお、プロセッサー１０１は、すでに当該制御を開始済みである場合には、最新の許可発熱量に基づく制御に変更する。プロセッサー１０１は、例えば、以下に示す（１）～（３）のいずれかの方法で燃料電池スタック２３３の合計の発熱量が許可発熱量以下となるように各ＦＣＳ２３０を制御する。

【0041】

なお、プロセッサー１０１は、燃料電池スタック２３３の合計の発熱量を低下させるためには、燃料電池スタック２３３の合計の出力を低下させる必要がある。この際、プロセッサー１０１は、劣化度の小さい燃料電池スタック２３３を優先して停止させる（アイドル状態にする）ことで燃料電池スタック２３３の合計の出力を低下させる。例えば、プロセッサー１０１は、劣化度の小さい方から順に燃料電池スタック２３３の動作を停止させることで、燃料電池スタック２３３の合計の出力を低下させる。例えば、燃料電池スタック２３３の稼働時間が燃料電池スタック２３３の劣化度を示す。あるいは、プロセッサー１０１は、各燃料電池スタック２３３の出力を抑えることで、燃料電池スタック２３３を停止させずに燃料電池スタック２３３の合計の発熱量を低下させても良い。

【0042】

また、プロセッサー１０１は、劣化度の小さい燃料電池スタック２３３を優先して停止させるために、劣化度の小さい燃料電池スタック２３３と同じ電源系統３００で消費する電力を抑える。このために、プロセッサー１０１は、例えば、当該電源系統３００のモーター３０５の出力を低くし、他の電源系統３００のモーター３０５の出力を高くする。
例えば、プロセッサー１０１は、電源系統３００ａの燃料電池スタック２３３の稼働台数がＮａ基、電源系統３００ｂの燃料電池スタック２３３の稼働台数がＮｂ基である場合、モーター３０５ａの出力がモーター３０５ｂの出力の例えば（Ｎａ／Ｎｂ）倍程度になるようにする。

【0043】

あるいは、プロセッサー１０１は、各部品の寿命を予測して、当該寿命に基づいてモーターの出力３０５の振り分けを決定しても良い。例えば、モーター３０５ａの出力とモーター３０５ｂの出力の比をα：（１－α）とする。プロセッサー１０１は、例えば、αの値を様々に変化させることで、出力ごとの各部品の寿命を推定する。プロセッサー１０１は、一例として、αの値を０．０１ずつ変化させながら各出力における各部品の寿命を推定する。部品の寿命の推定方法について、モーターオイルを例に説明する。

【0044】

部品の寿命を推定するためには、例えば、部品の劣化の大きさを示す劣化指標を用いる。モーターオイルの劣化指標は、例えば、モーターオイルの粘度である。モーターオイルは劣化すると粘度が低くなるため、粘度が低くなるほどモーターオイルが劣化していることを示す。粘度は、モーター３０５の出力及びモーター３０５の動作時間の関数で示すことが可能である。実験又はシミュレーションなどによって、モーター３０５の出力を一定にした場合のモーター３０５の時間と粘度との関係を、様々な出力で求めておく。これにより、粘度と、モーター３０５の出力及び経過時間との関係を示す関数が分かる。当該関数は、例えばテーブルの形であっても良いし、数式の形であっても良い。補助記憶装置１０４などが当該関数を記憶しておく。モーターオイルの場合、粘度が所定の下限以下となった場合が寿命である。したがって、一定の出力でモーター３０５を動作させた場合の部品の余命は、現在の劣化指標と、部品の寿命を示す下限又は上限の値が分かれば分かる。

【0045】

１～ｎ番の番号が振られたｎ個の部品のｉ番目の部品の余命を、Ｒｔ＿ｉ（Ｐｗ＿ｊ＿ｉ）と定義する。Ｒｔ＿ｉは、Ｐｗ＿ｊ＿ｉの関数である。Ｐｗ＿ｊ＿ｉは、ｉ番目の部品の余命を決めるモーター３０５の出力を示す。当該モーター３０５は、例えば、当該部品と同じ電源系統のモーター３０５である。なお、ｉは、１以上ｎ以下の整数である。
また、ｎ個の全ての部品を合わせた部品群の余命をＲｔ＿ａｌｌ（Ｐｗ＿ｊ）と置く。Ｐｗ＿ｊは、全てのモーター３０５のそれぞれの出力を示す。モーター３０５の出力がＰｗ＿ｊである場合、ｉ番目の部品と同じ電源系統のモーター３０５の出力は、Ｐｗ＿ｊ＿ｉである。また、Ｒｔ＿ａｌｌは、Ｐｗ＿ｊの関数である。また、Ｒｔ＿ａｌｌ（Ｐｗ＿ｊ）は、以下の（１）式で表すことができる。
Ｒｔ＿ａｌｌ（Ｐｗ＿ｊ）＝ｍｉｎ｛ｉ＝１ ｔｏ ｎ｝（Ｒｔ＿ｉ＿ｊ（Ｐｗ＿ｊ＿ｉ）） （１）
（１）式は、各モーター３０５をＰｗ＿ｊの出力で動作させた場合の部品群の余命は、各モーター３０５をＰｗ＿ｊの出力で動作させた場合のｎ個の部品の余命のうちの最も短い余命に等しいことを示す。プロセッサー１０１は、Ｐｗ＿ｊを様々に変化させてＲｔ＿ａｌｌ（Ｐｗ＿ｊ）を求めることで、部品群の余命が最も長くなる場合のＰｗ＿ｊを探索する。ただし、プロセッサー１０１は、通常Ｐｗ＿ｊを離散的な値として当該探索を行うため、厳密に部品群の余命が最も長くなる場合のＰｗ＿ｊを求める必要はない。すなわち、プロセッサー１０１は、離散的な値としてのＰｗ＿ｊのうちの部品群の余命が最も長くなる場合のＰｗ＿ｊを求めれば良い。また、処理時間が足りない場合などにおいては、プロセッサー１０１は、時間内に求めることができたうちの中で最も部品群の余命が長くなる場合のＰｗ＿ｊを求めても良い。このようにＰｗ＿ｊを求めることで、プロセッサー１０１は、前述のαを求めることができる。なお、プロセッサー１０１は、モーター３０５の数が３つ以上の場合でも同様にして、各モーター３０５の出力比を求めることができる。

【0046】

なお、プロセッサー１０１は、モーター３０５の出力から、当該モーター３０５と同じ電源系統のＦＣＳ２３０及びバッテリー３０２のそれぞれの出力が分かる。例えば、プロセッサー１０１は、当該モーター３０５の出力及び当該バッテリー３０２のＳＯＣ（state of charge）などから、当該ＦＣＳ２３０及び当該バッテリー３０２のそれぞれの出力を求める。プロセッサー１０１は、ＦＣＳ２３０中の部品については、このようにして求めたＦＣＳ２３０の出力を用いて、余命を求める。また、プロセッサー１０１は、バッテリー３０２中の部品については、このようにして求められたバッテリー３０２の出力を用いて、余命を求める。

【0047】

燃料電池スタック２３３の劣化指標は、例えば、水素供給量、出力電流に対する出力電圧、又は電力などである。燃料電池スタック２３３の劣化について、ある一定の出力を続けた場合の、時間に対する劣化指標のデータを実測もしくはシミュレーションで取っておくことにより、燃料電池スタック２３３の劣化指標を、燃料電池スタック２３３の出力及び時間の関数として得ることができる。このような関数を用いることで、燃料電池スタック２３３が今要求されている出力を継続した場合に、何時間後に劣化指標が下限に到達するかを推定することができる。プロセッサー１０１は、例えばこのような劣化指標を用いることで燃料電池スタック２３３の余命を求める。

【0048】

（１）プロセッサー１０１は、許可発熱量から許可出力を求める。許可出力は、燃料電池スタック２３３の発熱量が許可発熱量以下となる出力電力の上限を示す。そして、プロセッサー１０１は、燃料電池スタック２３３の合計の出力電力が許可出力超である場合、燃料電池スタック２３３の合計の出力電力が許可出力以下となるように各ＦＣＳ２３０を制御する。好ましくは、プロセッサー１０１は、燃料電池スタック２３３の合計の出力電力が許可出力超である場合、燃料電池スタック２３３の合計の出力電力が許可出力より所定の値小さい値以上許可出力以下となるように各ＦＣＳ２３０を制御する。より好ましくは、プロセッサー１０１は、燃料電池スタック２３３の合計の出力電力が許可出力超である場合、燃料電池スタック２３３の合計の出力電力が許可出力と同じ値になるように各ＦＣＳ２３０を制御する。なお、プロセッサー１０１は、燃料電池スタック２３３の合計の出力電力を上げる場合、許可出力を上限として出力電力を上げるように各ＦＣＳ２３０を制御する。

【0049】

（２）プロセッサー１０１は、許可発熱量から許可電流を求める。許可電流は、燃料電池スタック２３３の発熱量が許可発熱量以下となる出力電流の上限を示す。そして、プロセッサー１０１は、燃料電池スタック２３３の合計の出力電流が許可電流超である場合、燃料電池スタック２３３の合計の出力電流を許可電流以下となるように各ＦＣＳ２３０を制御する。好ましくは、プロセッサー１０１は、燃料電池スタック２３３の合計の出力電流が許可電流超である場合、燃料電池スタック２３３の合計の出力電流が許可電流より所定の値小さい値以上許可電流以下となるように各ＦＣＳ２３０を制御する。より好ましくは、プロセッサー１０１は、燃料電池スタック２３３の合計の出力電流が許可電流超である場合、燃料電池スタック２３３の合計の出力電流が許可電流と同じ値になるように各ＦＣＳ２３０を制御する。なお、プロセッサー１０１は、燃料電池スタック２３３の合計の出力電流を上げる場合、許可電流を上限として出力電流を上げるように各ＦＣＳ２３０を制御する。

【0050】

（３）プロセッサー１０１は、許可発熱量から許可水素量を求める。許可水素量は、燃料電池スタック２３３の発熱量が許可発熱量以下となる時間あたり水素使用量の上限を示す。そして、プロセッサー１０１は、燃料電池スタック２３３の時間あたり水素使用量の合計が許可水素量超である場合、燃料電池スタック２３３の水素使用量の合計を許可水素量以下となるように制御する。好ましくは、プロセッサー１０１は、燃料電池スタック２３３の合計の水素使用量が許可水素量超である場合、燃料電池スタック２３３の合計の水素使用量が許可水素量より所定の値小さい値以上許可水素量以下となるように各ＦＣＳ２３０を制御する。より好ましくは、プロセッサー１０１は、燃料電池スタック２３３の合計の水素使用量が許可水素量超である場合、燃料電池スタック２３３の合計の水素使用量が許可水素量と同じ値になるように各ＦＣＳ２３０を制御する。なお、プロセッサー１０１は、燃料電池スタック２３３の合計の水素使用量を上げる場合、許可水素量を上限として水素使用量を上げるように各ＦＣＳ２３０を制御する。

【0051】

ステップＳＴ１９においてプロセッサー１０１は、リターダー２５０を停止させるか否かを判定する。プロセッサー１０１は、車両１に制動をかける必要がなくなった場合などにリターダー２５０を制定させると判定する。プロセッサー１０１は、リターダー２５０を停止させないならば、ステップＳＴ１９においてＮｏと判定してステップＳＴ２０へと進む。

【0052】

ステップＳＴ２０においてプロセッサー１０１は、許可発熱量を再度求めるか否かを判定する。プロセッサー１０１は、例えば、前回許可発熱量の推定値を求めてから所定の時間経過したならば、許可発熱量を再度求めると判定する。また、プロセッサー１０１は、例えば、車両１の速さ、走行中の道の勾配、車両１の加速度、ブレーキ開度、アクセル開度、外気温、又は燃料電池スタック２３３の温度などの車両１の状態又は車両１の周囲の環境の状態を示す各種の値が所定量以上変化した場合、又は所定の範囲内となった場合に許可発熱量を再度求めると判定する。プロセッサー１０１は、許可発熱量を再度求めないならば、ステップＳＴ２０においてＮｏと判定してステップＳＴ１９へと戻る。かくして、プロセッサー１０１は、リターダー２５０を停止させると判定するか、許可発熱量を再度求めると判定するまでステップＳＴ１９及びステップＳＴ２０を繰り返す待受状態となる。

【0053】

プロセッサー１０１は、ステップＳＴ１９及びステップＳＴ２０の待受状態にあるときに許可発熱量を再度求めると判定するならば、ステップＳＴ２０においてＹｅｓと判定してステップＳＴ１３へと戻る。このように、プロセッサー１０１は、所定の時間ごとに、あるいは、各種値が所定量以上変化する又は所定の範囲内となるごとに、ステップＳＴ１３～ステップＳＴ１８の処理を行う。

【0054】

また、プロセッサー１０１は、ステップＳＴ１９及びステップＳＴ２０の待受状態にあるときにリターダー２５０を停止させると判定するならば、ステップＳＴ１９においてＹｅｓと判定してステップＳＴ２１へと進む。
ステップＳＴ２１においてプロセッサー１０１は、リターダー２５０を停止させる。

【0055】

ステップＳＴ２２においてプロセッサー１０１は、ステップＳＴ１８で開始した、燃料電池スタック２３３の合計の発熱量が、ステップＳＴ１７で求めた許可発熱量以下となるような制御を終了し、ＦＣＳ２３０の動作を通常の動作に戻す。これにより、燃料電池スタック２３３の合計の発熱量の上限は許可発熱量ではなくなる。プロセッサー１０１は、ステップＳＴ２２の処理の後、ステップＳＴ１１へと戻る。

【0056】

実施形態の車両１の動作の一例をグラフに示すと図４のようになる。図４は、実施形態の車両１の各部の状態などの時間変化の一例を示すグラフである。また、従来の車両の動作をグラフに示した場合、図５のようになる。図５は、従来の車両の各部の状態などの時間変化の一例を示すグラフである。

【0057】

グラフＧ１１は、アクセルのオンとオフを示すグラフである。
グラフＧ２１及びグラフ２１ｂは、燃料電池スタック２３３の合計の出力を示すグラフである。
グラフＧ２２は、車両の速度を示すグラフである。
グラフＧ２３は、車両が走る道の標高を示すグラフである。
グラフＧ２４は、リターダー２５０の制動の出力を示すグラフである。
グラフＧ３１は、ラジエーター２２０の放熱量の上限を示すグラフである。
グラフＧ３２及びグラフＧ３２ｂは、燃料電池スタック２３３の合計の発熱量とリターダー２５０の発熱量を足した合計熱量を示すグラフである。
グラフＧ３３及びグラフＧ３３ｂは、燃料電池スタック２３３の合計の発熱量を示すグラフである。
グラフＧ３４及びグラフＧ３４ｂは、冷却液の温度を示すグラフである。
グラフＧ３５は、リターダー２５０の発熱量を示すグラフである。
領域ＡＲ１は、グラフＧ３１に示す上限からグラフＧ３２に示す合計熱量を引いた、ラジエーター２２０の放熱量の余力を示す。
領域ＡＲ１ｂは、グラフＧ３１に示す上限からグラフＧ３２ｂに示す合計熱量を引いた、ラジエーター２２０の放熱量の余力を示す。

【0058】

図４及び図５の示すグラフは、車両が上り道、下り道、上り道の順で走行する場合を例に示している。車両は、時間ｔ１まで５％勾配の上り道を走り、時間ｔ１から時間ｔ３まで５％勾配の下り道を走り、時間ｔ３以降５％勾配の上り道を走る。また、図４及び図５ともに、車両の速度は５０ｋｍ／ｓで一定である。
図４及び図５ともに、アクセルは、時間ｔ１までオン、時間ｔ１から時間ｔ３までオフ、時間ｔ３からオンである。また、図４及び図５ともに、時間ｔ２でリターダー２５０を作動させ、時間ｔ３でリターダー２５０を停止させている。なお、時間ｔ２は、時間ｔ１と時間ｔ３の間の時間である。

【0059】

従来の車両では、図５のグラフＧ３３ｂに示すように燃料電池スタック２３３を停止するため、出力が大きく落ちている。これに対して、実施形態の車両１では、図４のグラフ３３に示すように、従来の車両に比べて出力の落ちは少ない。
このため、領域ＡＲ１及び領域ＡＲ１ｂに示すように実施形態の車両１は、放熱量の余力が少ない。すなわち、実施形態の車両１は、放熱量の余力をあまり残さず有効に使用していることが分かる。

【0060】

実施形態の車両１は、リターダー２５０を作動させた場合に燃料電池スタック２３３の一部を停止させる。したがって、実施形態の車両１は、燃料電池スタック２３３を全て停止させる従来の車両よりも燃料電池スタック２３３が劣化しにくい。
あるいは、実施形態の車両１は、リターダー２５０を作動させた場合に燃料電池スタック２３３を停止させずに出力を低下させる。したがって、実施形態の車両１は、燃料電池スタック２３３を全て停止させる従来の車両よりも燃料電池スタック２３３が劣化しにくい。

【0061】

実施形態の車両１は、燃料電池スタック２３３の出力を上げる場合、燃料電池スタック２３３の合計の発熱量が許可発熱量以下となるように出力を上げる。これにより、実施形態の車両１は、ラジエーター２２０に入力する熱量が放熱量の上限を超えることを防ぐことができる。

【0062】

実施形態の車両１は、熱源としてリターダー２５０を備えた車両である。したがって、実施形態の車両１は、リターダー２５０を備えている場合に起こる燃料電池スタック２３３の劣化を従来よりも防ぐことができる。

【0063】

実施形態の車両１は、リターダーデータを用いて、リターダー２５０の発熱量を推定する。当該発熱量を用いることで、実施形態の車両１は、ラジエーター２２０の放熱量の余力をより正確に求めることができる。

【0064】

実施形態の車両１は、ＲＡＤデータを用いて、ラジエーター２２０の放熱量を推定する。当該放熱量を用いることで、実施形態の車両１は、ラジエーター２２０の放熱量の余力をより正確に求めることができる。

【0065】

実施形態の車両１は、劣化度の小さい燃料電池スタック２３３を優先して停止させる。これにより、実施形態の車両１は、劣化度の大きい燃料電池スタック２３３の、停止させることによる劣化することを防ぐことができる。

【0066】

実施形態の車両１は、停止させる燃料電池スタック２３３と同じ電源系統のモーター３０５の出力を、他の電源系統の出力よりも低くする。これにより、燃料電池スタック２３３が停止している電源系統であってもモーター３０５を正常に動作させることができる。

【0067】

実施形態の車両１は、複数の部品を合わせた部品群の寿命が最も長くなように、モーターの出力を決定する。これにより、実施形態の車両１は、いずれかの部品が寿命となるまでの時間を長くすることができる。

【0068】

上記の実施形態は、以下のような変形も可能である。
プロセッサー１０１は、発熱量推定値を求めることに代えて、温度センサーなどを用いて計測されたリターダー２５０の発熱量を取得しても良い。そして、プロセッサー１０１は、例えば、ステップＳＴ１４で求めた放熱量推定値から、当該発熱量を引くことで許可発熱量を求める。

【0069】

プロセッサー１０１は、発熱量推定値を求めることに代えてラジエーター２２０の現在の放熱量を取得しても良い。例えば、プロセッサー１０１は、計測された当該放熱量を取得する。そして、プロセッサー１０１は、例えば、ステップＳＴ１４で求めた放熱量推定値から、計測された当該放熱量を引くことで許可発熱量を求める。

【0070】

上記の実施形態の車両１は、燃料電池スタック２３３とリターダー２５０を冷却回路２１０及びラジエーター２２０を用いて冷却する。しかしながら、実施形態の車両は、燃料電池スタック２３３とリターダー２５０に加えて、リターダー２５０以外の装置も冷却回路２１０及びラジエーター２２０で冷却しても良い。この場合、プロセッサー１０１は、発熱量推定値として、リターダー２５０と当該装置の合計の発熱量の推定値を求める。また、実施形態の車両は、燃料電池スタック２３３とリターダー２５０以外の装置を冷却回路２１０及びラジエーター２２０で冷却しても良い。この場合、プロセッサー１０１は、発熱量推定値として、当該装置の発熱量の推定値を求める。冷却回路２１０及びラジエーター２２０の冷却対象である装置は、熱源の一例である。

【0071】

上記の実施形態の車両１は、燃料電池スタック２３３及びリターダー２５０を冷却回路２１０及びラジエーター２２０を用いて液体で冷却する水冷方式である。しかしながら、実施形態の車両は、空冷などの水冷方式以外の方式で冷却しても良い。空冷方式の場合の車両は、例えば、ヒートシンク及び冷却ファンなどを用いて冷却する。ヒートシンク及び冷却ファンなどは、放熱部の一例である。

【0072】

上記の実施形態では、車両を例に説明した。しかしながら、実施形態の電力システムは、車両以外の、燃料電池を動力とする乗り物又は無人機に適用することも可能である。例えば、実施形態の電力システムは、燃料電池を動力とする航空機、船舶、潜水艦、又は鉄道車両などに適用可能である。
また、実施形態の電力システムは、発電施設若しくはコージェネレーションシステムなどの定置型システム又はロボットなどの、乗り物及び無人機以外の機械に適用することも可能である。

【0073】

プロセッサー１０１は、上記実施形態においてプログラムによって実現する処理の一部又は全部を、回路のハードウェア構成によって実現するものであっても良い。

【0074】

実施形態の処理を実現するプログラムは、例えば装置に記憶された状態で譲渡される。しかしながら、当該装置は、当該プログラムが記憶されない状態で譲渡されても良い。そして、当該プログラムが別途に譲渡され、当該装置へと書き込まれても良い。このときのプログラムの譲渡は、例えば、リムーバブルな記憶媒体に記録して、あるいはインターネット又はＬＡＮ（local area network）などのネットワークを介したダウンロードにより実現できる。

【0075】

以上、本発明の実施形態を説明したが、例として示したものであり、本発明の範囲を限定するものではない。本発明の実施形態は、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実施可能である。

【符号の説明】

【0076】

１ 車両
１００ 制御部
１０１ プロセッサー
１０２ ＲＯＭ
１０３ ＲＡＭ
１０４ 補助記憶装置
２００ 冷却部
２１０ 冷却回路
２２０ ラジエーター
２３０ ＦＣＳ
２３１ サーモスタット弁
２３２，２４０ ウォーターポンプ
２３３ 燃料電池スタック
２３４ 温度センサー
２５０ リターダー
３００ａ，３００ｂ 電源系統
３０１ ＦＣＶＣＵ
３０２ バッテリー
３０３ ＢＡＴＶＣＵ
３０４ ＰＤＵ
３０５ａ，３０５ｂ モーター
３０６ａ，３０６ｂ 補機
４００ 駆動系

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】