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(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】P2024159007
(43)【公開日】2024-11-08
(54)【発明の名称】燃料電池発電システム
(51)【国際特許分類】
H01M 8/04 20160101AFI20241031BHJP
H01M 8/04858 20160101ALI20241031BHJP
H01M 8/04537 20160101ALI20241031BHJP
H02M 7/48 20070101ALI20241031BHJP
H01M 8/12 20160101ALN20241031BHJP
【ＦＩ】
H01M8/04 Z
H01M8/04858
H01M8/04537
H02M7/48 E
H01M8/12 102A
H01M8/12 101
【審査請求】未請求
【請求項の数】9
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023074716
(22)【出願日】2023-04-28
(71)【出願人】
【識別番号】000004695
【氏名又は名称】株式会社ＳＯＫＥＮ
(71)【出願人】
【識別番号】000004260
【氏名又は名称】株式会社デンソー
(74)【代理人】
【識別番号】110001128
【氏名又は名称】弁理士法人ゆうあい特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】浅倉 史生
(72)【発明者】
【氏名】黒木 丈二
(72)【発明者】
【氏名】田淵 貴一
【テーマコード（参考）】
5H126
5H127
5H770
【Ｆターム（参考）】
5H126BB06
5H127AA07
5H127AC05
5H127AC15
5H127BA05
5H127BA12
5H127BA34
5H127BA57
5H127BB02
5H127BB19
5H127DB63
5H127DC43
5H127DC44
5H127DC50
5H127DC72
5H127DC89
5H770AA15
5H770CA01
5H770CA04
5H770DA03
5H770DA11
5H770EA01
5H770HA02W
5H770HA03W
(57)【要約】
【課題】燃料電池の出力をパワーコンディショナが昇圧、増幅する燃料電池発電システムにおいて、パワーコンディショナへの入力電圧の電圧分解能の粗さに起因して、燃料電池の出力電流値と制御部が指示する電流値との乖離を抑制する。
【解決手段】システム制御部は、定常制御において、前の制御が終了した時点における電流センサ値Ｉｒと現在の電流センサ値Ｉｒとの差に基づいたＰＩ制御演算Ｂ４１により、燃料電池の電圧制御値Ｖｃｍｄ２を算出する。また、前の制御が終了した時点における電圧指令値Ｖｘから電圧制御値Ｖｃｍｄ２を減算した値をパワーコンディショナの入力電圧とする。また、協調制御Ｂ４２において、電流センサ値Ｉｒを指示電流値Ｉｘｓとして燃料供給装置に出力する。
【選択図】図１７
【解決手段】システム制御部は、定常制御において、前の制御が終了した時点における電流センサ値Ｉｒと現在の電流センサ値Ｉｒとの差に基づいたＰＩ制御演算Ｂ４１により、燃料電池の電圧制御値Ｖｃｍｄ２を算出する。また、前の制御が終了した時点における電圧指令値Ｖｘから電圧制御値Ｖｃｍｄ２を減算した値をパワーコンディショナの入力電圧とする。また、協調制御Ｂ４２において、電流センサ値Ｉｒを指示電流値Ｉｘｓとして燃料供給装置に出力する。
【選択図】図１７
【特許請求の範囲】
【請求項1】
燃料ガスを供給する燃料供給装置（４０）と、
前記燃料供給装置から供給された前記燃料ガスを用いて発電して直流を出力する燃料電池（３０）と、
前記燃料電池が出力する前記直流を昇圧して交流に変換するパワーコンディショナ（５０）と、
前記燃料供給装置に前記燃料電池の出力電流の目標値である指示電流値（Ｉｘｓ）を出力すると共に前記パワーコンディショナに電圧指令値（Ｖｘ）を出力するシステム制御部（６０）と、を備え、
前記パワーコンディショナは、所定の電圧分解能で前記電圧指令値が設定可能であり、前記電圧指令値に相当する電圧で前記燃料電池から前記直流が出力されるよう昇圧比を調整し、
前記燃料供給装置は、前記指示電流値に基づいて前記燃料電池に供給する前記燃料ガスの量を調整すると共に、前記パワーコンディショナにおける前記電圧指令値の前記電圧分解能に起因して前記直流の電流値が取り得る刻み幅である電流幅（Ｚｉ）よりも細かい刻みで、前記指示電流値が設定可能であり、
前記システム制御部は、前記燃料電池が出力する前記直流の電流値である電流センサ値（Ｉｒ）を取得し、前記指示電流値が前記電流センサ値に近づくよう前記指示電流値を設定する協調制御を行う、燃料電池発電システム。
前記燃料供給装置から供給された前記燃料ガスを用いて発電して直流を出力する燃料電池（３０）と、
前記燃料電池が出力する前記直流を昇圧して交流に変換するパワーコンディショナ（５０）と、
前記燃料供給装置に前記燃料電池の出力電流の目標値である指示電流値（Ｉｘｓ）を出力すると共に前記パワーコンディショナに電圧指令値（Ｖｘ）を出力するシステム制御部（６０）と、を備え、
前記パワーコンディショナは、所定の電圧分解能で前記電圧指令値が設定可能であり、前記電圧指令値に相当する電圧で前記燃料電池から前記直流が出力されるよう昇圧比を調整し、
前記燃料供給装置は、前記指示電流値に基づいて前記燃料電池に供給する前記燃料ガスの量を調整すると共に、前記パワーコンディショナにおける前記電圧指令値の前記電圧分解能に起因して前記直流の電流値が取り得る刻み幅である電流幅（Ｚｉ）よりも細かい刻みで、前記指示電流値が設定可能であり、
前記システム制御部は、前記燃料電池が出力する前記直流の電流値である電流センサ値（Ｉｒ）を取得し、前記指示電流値が前記電流センサ値に近づくよう前記指示電流値を設定する協調制御を行う、燃料電池発電システム。
【請求項2】
前記システム制御部は、前記電流センサ値に近づける以外の目的で前記指示電流値を変化させた場合、その変化に起因する前記電流センサ値の変動が緩和されるよう、前記協調制御を行わずに待機した後、前記協調制御において、前記指示電流値が前記電流センサ値に近づくよう前記指示電流値を設定する、請求項１に記載の燃料電池発電システム。
【請求項3】
前記システム制御部は、前記燃料電池を定常発電させるための定常制御において、前記協調制御を行う請求項１に記載の燃料電池発電システム。
【請求項4】
前記システム制御部は、前記燃料電池の発電を開始した後、前記燃料電池が出力する前記直流の電圧を低下させながら前記直流の電流値を上昇させる区間Ｂ１制御を行い、その後、前記直流の電流値を上昇させながら、前記直流の電流値の増加に対する前記燃料電池が出力する前記直流の電圧増加の勾配を、前記区間Ｂ１制御よりも緩やかに抑える区間Ｂ２制御を行い、前記区間Ｂ２制御の後に、前記燃料電池を定常発電させるための定常制御を行い、
前記システム制御部は、前記区間Ｂ１制御または前記区間Ｂ２制御において、前記協調制御を行う、請求項１に記載の燃料電池発電システム。
前記システム制御部は、前記区間Ｂ１制御または前記区間Ｂ２制御において、前記協調制御を行う、請求項１に記載の燃料電池発電システム。
【請求項5】
前記システム制御部は、前記区間Ｂ２制御においては、前記電圧指令値を、前記区間Ｂ１制御の終了時の値に維持する、請求項４に記載の燃料電池発電システム。
【請求項6】
前記システム制御部は、前記区間Ｂ２制御の後、前記燃料電池の温度を前記定常発電のための温度まで上昇させる区間Ｂ３制御を行い、前記区間Ｂ３制御の後に、前記燃料電池を前記定常発電させるための定常制御を行い、
前記システム制御部は、前記区間Ｂ３制御において、前記指示電流値を前記電流センサ値より大きい値に設定する、請求項５に記載の燃料電池発電システム。
前記システム制御部は、前記区間Ｂ３制御において、前記指示電流値を前記電流センサ値より大きい値に設定する、請求項５に記載の燃料電池発電システム。
【請求項7】
前記システム制御部は、前記区間Ｂ３制御における前記電圧指令値を、前記区間Ｂ２制御の終了時の前記電圧指令値の値（Ｖｃｍｄ１）、および、前記区間Ｂ３制御における前記指示電流値と前記電流センサ値との差分に基づく電圧制御値（Ｖｃｍｄ２）に基づいて、算出する、請求項６に記載の燃料電池発電システム。
【請求項8】
燃料ガスを供給する燃料供給装置（４０）と、
前記燃料供給装置から供給された前記燃料ガスを用いて発電して直流を出力する燃料電池（３０）と、
前記燃料電池が出力する前記直流を昇圧して交流に変換するパワーコンディショナ（５０）と、
前記燃料供給装置に前記燃料電池の出力電流の目標値である指示電流値（Ｉｘｓ）を出力すると共に前記パワーコンディショナに電圧指令値（Ｖｘ）を出力するシステム制御部（６０）と、を備え、
前記パワーコンディショナは、所定の電圧分解能（Ｚｖ）で前記電圧指令値が離散的に設定可能であり、前記電圧指令値に相当する電圧で前記燃料電池から前記直流が出力されるよう昇圧比を調整し、
前記燃料供給装置は、所定の電流分解能（Ｚｉ２）で前記指示電流値が離散的に設定可能であり、前記指示電流値に基づいて前記燃料電池に供給する前記燃料ガスの量を調整し、
前記システム制御部は、前記電圧指令値として設定可能な離散的な電圧（ＣＶｊ－１、ＣＶｊ、ＣＶｊ＋１、ＣＶｊ＋２）と前記指示電流値として設定可能な離散的な電流値（ＣＩｊ－１、ＣＩｊ、ＣＩｊ＋１）との複数の組み合わせのうち、前記燃料電池の出力電流と出力電圧の対応関係であるＩＶ特性（Ｌ１）に対して所定の近傍の許容範囲（ＩＡｊ－１、ＩＡｊ、ＩＡｊ＋１）内にある１つの組み合わせを選択し、選択した組み合わせにおける電流値（ＣＩｊ＋１）を前記指示電流値として前記燃料供給装置に出力し、選択した組み合わせにおける電圧（ＣＶｊ＋２）を前記電圧指令値として前記パワーコンディショナに出力する、燃料電池発電システム。
前記燃料供給装置から供給された前記燃料ガスを用いて発電して直流を出力する燃料電池（３０）と、
前記燃料電池が出力する前記直流を昇圧して交流に変換するパワーコンディショナ（５０）と、
前記燃料供給装置に前記燃料電池の出力電流の目標値である指示電流値（Ｉｘｓ）を出力すると共に前記パワーコンディショナに電圧指令値（Ｖｘ）を出力するシステム制御部（６０）と、を備え、
前記パワーコンディショナは、所定の電圧分解能（Ｚｖ）で前記電圧指令値が離散的に設定可能であり、前記電圧指令値に相当する電圧で前記燃料電池から前記直流が出力されるよう昇圧比を調整し、
前記燃料供給装置は、所定の電流分解能（Ｚｉ２）で前記指示電流値が離散的に設定可能であり、前記指示電流値に基づいて前記燃料電池に供給する前記燃料ガスの量を調整し、
前記システム制御部は、前記電圧指令値として設定可能な離散的な電圧（ＣＶｊ－１、ＣＶｊ、ＣＶｊ＋１、ＣＶｊ＋２）と前記指示電流値として設定可能な離散的な電流値（ＣＩｊ－１、ＣＩｊ、ＣＩｊ＋１）との複数の組み合わせのうち、前記燃料電池の出力電流と出力電圧の対応関係であるＩＶ特性（Ｌ１）に対して所定の近傍の許容範囲（ＩＡｊ－１、ＩＡｊ、ＩＡｊ＋１）内にある１つの組み合わせを選択し、選択した組み合わせにおける電流値（ＣＩｊ＋１）を前記指示電流値として前記燃料供給装置に出力し、選択した組み合わせにおける電圧（ＣＶｊ＋２）を前記電圧指令値として前記パワーコンディショナに出力する、燃料電池発電システム。
【請求項9】
燃料ガスを供給する燃料供給装置（４０）と、
前記燃料供給装置から供給された前記燃料ガスを用いて発電して直流を出力する燃料電池（３０）と、
前記燃料電池が出力する前記直流を昇圧して出力するプリコンバータ（９０）と、
前記プリコンバータの出力を昇圧して交流に変換するパワーコンディショナ（５０）と、
前記燃料供給装置に前記燃料電池の出力電流の目標値である指示電流値（Ｉｘｓ）を出力すると共に前記パワーコンディショナに電圧指令値（Ｖｘ）を出力し、更に前記プリコンバータを制御するシステム制御部（６０）と、を備え、
前記パワーコンディショナは、所定の電圧分解能（Ｚｖ）で前記電圧指令値が離散的に設定可能であり、前記電圧指令値に相当する電圧が前記プリコンバータから出力されるよう昇圧比を調整し、
前記プリコンバータは、前記燃料電池が出力する前記直流の電圧を前記電圧分解能よりも細かい刻みで調整可能に制御され、
前記システム制御部は、前記燃料電池から前記指示電流値に追従する電流値で出力される前記直流を前記プリコンバータが前記電圧指令値に相当する電圧の直流に昇圧して前記パワーコンディショナに出力するよう、前記プリコンバータを制御する、燃料電池発電システム。
前記燃料供給装置から供給された前記燃料ガスを用いて発電して直流を出力する燃料電池（３０）と、
前記燃料電池が出力する前記直流を昇圧して出力するプリコンバータ（９０）と、
前記プリコンバータの出力を昇圧して交流に変換するパワーコンディショナ（５０）と、
前記燃料供給装置に前記燃料電池の出力電流の目標値である指示電流値（Ｉｘｓ）を出力すると共に前記パワーコンディショナに電圧指令値（Ｖｘ）を出力し、更に前記プリコンバータを制御するシステム制御部（６０）と、を備え、
前記パワーコンディショナは、所定の電圧分解能（Ｚｖ）で前記電圧指令値が離散的に設定可能であり、前記電圧指令値に相当する電圧が前記プリコンバータから出力されるよう昇圧比を調整し、
前記プリコンバータは、前記燃料電池が出力する前記直流の電圧を前記電圧分解能よりも細かい刻みで調整可能に制御され、
前記システム制御部は、前記燃料電池から前記指示電流値に追従する電流値で出力される前記直流を前記プリコンバータが前記電圧指令値に相当する電圧の直流に昇圧して前記パワーコンディショナに出力するよう、前記プリコンバータを制御する、燃料電池発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、燃料電池発電システムに関するものである。
【背景技術】
【0002】
特許文献１には、燃料供給装置、燃料電池、パワーコンディショナ、制御部を備えた燃料電池発電システムが記載されている。燃料電池は燃料供給装置から供給された燃料ガスを用いて発電する。パワーコンディショナは、燃料電池が出力する直流を昇圧して交流に変換して負荷に供給する。制御部は、パワーコンディショナ等を制御する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１４－７１９８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
このような燃料電池発電システムにおいて、発明者は、制御部が燃料供給装置から燃料電池への燃料ガスの供給量を制御すると共にパワーコンディショナへの入力電圧を制御する場合について検討した。そして、その場合、パワーコンディショナにおいて当該入力電圧の電圧分解能の粗さに起因する問題があることを見出した。
【0005】
具体的には、パワーコンディショナのへの入力電圧（すなわち燃料電池の出力電圧）の電圧分解能が粗くなると、それに起因して燃料電池の出力電流の電流分解能も粗くなる。その結果、制御部が燃料電池の出力電流の目標値として電流指令値を燃料供給装置に出力し、燃料供給装置が当該電流指令値に応じた量の燃料を燃料電池に供給したとしても、燃料電池の実際の出力電流値と電流指令値の示す電流値とが乖離してしまう可能性がある。これは、燃料電池の損傷、劣化、効率低下の可能性を高める恐れがある。
【0006】
本発明は、燃料電池の出力をパワーコンディショナが昇圧、増幅する燃料電池発電システムにおいて、パワーコンディショナへの入力電圧の電圧分解能の粗さに起因して、燃料電池の出力電流値と制御部が指示する電流値との乖離を抑制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の請求項１に記載の発明は、
燃料ガスを供給する燃料供給装置（４０）と、
前記燃料供給装置から供給された前記燃料ガスを用いて発電して直流を出力する燃料電池（３０）と、
前記燃料電池が出力する前記直流を昇圧して交流に変換するパワーコンディショナ（５０）と、
前記燃料供給装置に前記燃料電池の出力電流の目標値である指示電流値（Ｉｘｓ）を出力すると共に前記パワーコンディショナに電圧指令値（Ｖｘ）を出力するシステム制御部（６０）と、を備え、
前記パワーコンディショナは、所定の電圧分解能で前記電圧指令値が設定可能であり、前記電圧指令値に相当する電圧で前記燃料電池から前記直流が出力されるよう昇圧比を調整し、
前記燃料供給装置は、前記指示電流値に基づいて前記燃料電池に供給する前記燃料ガスの量を調整すると共に、前記パワーコンディショナにおける前記電圧指令値の前記電圧分解能に起因して前記直流の電流値が取り得る刻み幅である電流幅（Ｚｉ）よりも細かい刻みで、前記指示電流値が設定可能であり、
前記システム制御部は、前記燃料電池が出力する前記直流の電流値である電流センサ値（Ｉｒ）を取得し、前記指示電流値が前記電流センサ値に近づくよう前記指示電流値を設定する協調制御を行う、燃料電池発電システムである。
燃料ガスを供給する燃料供給装置（４０）と、
前記燃料供給装置から供給された前記燃料ガスを用いて発電して直流を出力する燃料電池（３０）と、
前記燃料電池が出力する前記直流を昇圧して交流に変換するパワーコンディショナ（５０）と、
前記燃料供給装置に前記燃料電池の出力電流の目標値である指示電流値（Ｉｘｓ）を出力すると共に前記パワーコンディショナに電圧指令値（Ｖｘ）を出力するシステム制御部（６０）と、を備え、
前記パワーコンディショナは、所定の電圧分解能で前記電圧指令値が設定可能であり、前記電圧指令値に相当する電圧で前記燃料電池から前記直流が出力されるよう昇圧比を調整し、
前記燃料供給装置は、前記指示電流値に基づいて前記燃料電池に供給する前記燃料ガスの量を調整すると共に、前記パワーコンディショナにおける前記電圧指令値の前記電圧分解能に起因して前記直流の電流値が取り得る刻み幅である電流幅（Ｚｉ）よりも細かい刻みで、前記指示電流値が設定可能であり、
前記システム制御部は、前記燃料電池が出力する前記直流の電流値である電流センサ値（Ｉｒ）を取得し、前記指示電流値が前記電流センサ値に近づくよう前記指示電流値を設定する協調制御を行う、燃料電池発電システムである。
【0008】
このように、パワーコンディショナにおける電圧指令値の電圧分解能が比較的粗い状況において、システム制御部は、当該電圧分解能に起因して燃料電池から出力される電流値が取り得る刻み幅である電流幅よりも細かい刻みで、指示電流値を設定可能とする。そして、指示電流値が電流センサ値に近づくよう指示電流値を設定する。
【0009】
このように、指示電流値を細かく制御して電流センサ値に追従させることで、燃料電池の実際の出力電流値と、システム制御部が指示する電流値との乖離が抑制される。ひいては、燃料電池の損傷、劣化、効率低下の可能性が低減される。
【0010】
また、請求項８に記載の発明は、
燃料ガスを供給する燃料供給装置（４０）と、
前記燃料供給装置から供給された前記燃料ガスを用いて発電して直流を出力する燃料電池（３０）と、
前記燃料電池が出力する前記直流を昇圧して交流に変換するパワーコンディショナ（５０）と、
前記燃料供給装置に前記燃料電池の出力電流の目標値である指示電流値（Ｉｘｓ）を出力すると共に前記パワーコンディショナに電圧指令値（Ｖｘ）を出力するシステム制御部（６０）と、を備え、
前記パワーコンディショナは、所定の電圧分解能（Ｚｖ）で前記電圧指令値が離散的に設定可能であり、前記電圧指令値に相当する電圧で前記燃料電池から前記直流が出力されるよう昇圧比を調整し、
前記燃料供給装置は、所定の電流分解能（Ｚｉ２）で前記指示電流値が離散的に設定可能であり、前記指示電流値に基づいて前記燃料電池に供給する前記燃料ガスの量を調整し、
前記システム制御部は、前記電圧指令値として設定可能な離散的な電圧（ＣＶｊ－１、ＣＶｊ、ＣＶｊ＋１、ＣＶｊ＋２）と前記指示電流値として設定可能な離散的な電流値（ＣＩｊ－１、ＣＩｊ、ＣＩｊ＋１）との複数の組み合わせのうち、前記燃料電池の出力電流と出力電圧の対応関係であるＩＶ特性（Ｌ１）に対して所定の近傍の許容範囲（ＩＡｊ－１、ＩＡｊ、ＩＡｊ＋１）内にある１つの組み合わせを選択し、選択した組み合わせにおける電流値（ＣＩｊ＋１）を前記指示電流値として前記燃料供給装置に出力し、選択した組み合わせにおける電圧（ＣＶｊ＋２）を前記電圧指令値として前記パワーコンディショナに出力する、燃料電池発電システムである。
燃料ガスを供給する燃料供給装置（４０）と、
前記燃料供給装置から供給された前記燃料ガスを用いて発電して直流を出力する燃料電池（３０）と、
前記燃料電池が出力する前記直流を昇圧して交流に変換するパワーコンディショナ（５０）と、
前記燃料供給装置に前記燃料電池の出力電流の目標値である指示電流値（Ｉｘｓ）を出力すると共に前記パワーコンディショナに電圧指令値（Ｖｘ）を出力するシステム制御部（６０）と、を備え、
前記パワーコンディショナは、所定の電圧分解能（Ｚｖ）で前記電圧指令値が離散的に設定可能であり、前記電圧指令値に相当する電圧で前記燃料電池から前記直流が出力されるよう昇圧比を調整し、
前記燃料供給装置は、所定の電流分解能（Ｚｉ２）で前記指示電流値が離散的に設定可能であり、前記指示電流値に基づいて前記燃料電池に供給する前記燃料ガスの量を調整し、
前記システム制御部は、前記電圧指令値として設定可能な離散的な電圧（ＣＶｊ－１、ＣＶｊ、ＣＶｊ＋１、ＣＶｊ＋２）と前記指示電流値として設定可能な離散的な電流値（ＣＩｊ－１、ＣＩｊ、ＣＩｊ＋１）との複数の組み合わせのうち、前記燃料電池の出力電流と出力電圧の対応関係であるＩＶ特性（Ｌ１）に対して所定の近傍の許容範囲（ＩＡｊ－１、ＩＡｊ、ＩＡｊ＋１）内にある１つの組み合わせを選択し、選択した組み合わせにおける電流値（ＣＩｊ＋１）を前記指示電流値として前記燃料供給装置に出力し、選択した組み合わせにおける電圧（ＣＶｊ＋２）を前記電圧指令値として前記パワーコンディショナに出力する、燃料電池発電システムである。
【0011】
このように、パワーコンディショナにおける電圧指令値の電圧分解能に起因する燃料電池の出力電流の電流分解能が比較的粗く、かつ、燃料供給装置への指示電流値の電流分解能も同程度に粗い場合もある。この場合は、電圧指令値として設定可能な離散的な電圧と指示電流値として設定可能な離散的な電流値の複数の組み合わせのうち、ＩＶ特性に対して所定の近傍の許容範囲にある組み合わせを採用して実現することで、燃料電池の実際の出力電流値と指示電流値との乖離を抑制することができる。したがって、燃料電池の損傷、劣化、効率低下の可能性が低減される。
【0012】
また、請求項９に記載の発明は、
燃料ガスを供給する燃料供給装置（４０）と、
前記燃料供給装置から供給された前記燃料ガスを用いて発電して直流を出力する燃料電池（３０）と、
前記燃料電池が出力する前記直流を昇圧して出力するプリコンバータ（９０）と、
前記プリコンバータの出力を昇圧して交流に変換するパワーコンディショナ（５０）と、
前記燃料供給装置に前記燃料電池の出力電流の目標値である指示電流値（Ｉｘｓ）を出力すると共に前記パワーコンディショナに電圧指令値（Ｖｘ）を出力し、更に前記プリコンバータを制御するシステム制御部（６０）と、を備え、
前記パワーコンディショナは、所定の電圧分解能（Ｚｖ）で前記電圧指令値が離散的に設定可能であり、前記電圧指令値に相当する電圧が前記プリコンバータから出力されるよう昇圧比を調整し、
前記プリコンバータは、前記燃料電池が出力する前記直流の電圧を前記電圧分解能よりも細かい刻みで調整可能に制御され、
前記システム制御部は、前記燃料電池から前記指示電流値に追従する電流値で出力される前記直流を前記プリコンバータが前記電圧指令値に相当する電圧の直流に昇圧して前記パワーコンディショナに出力するよう、前記プリコンバータを制御する、燃料電池発電システムである。
燃料ガスを供給する燃料供給装置（４０）と、
前記燃料供給装置から供給された前記燃料ガスを用いて発電して直流を出力する燃料電池（３０）と、
前記燃料電池が出力する前記直流を昇圧して出力するプリコンバータ（９０）と、
前記プリコンバータの出力を昇圧して交流に変換するパワーコンディショナ（５０）と、
前記燃料供給装置に前記燃料電池の出力電流の目標値である指示電流値（Ｉｘｓ）を出力すると共に前記パワーコンディショナに電圧指令値（Ｖｘ）を出力し、更に前記プリコンバータを制御するシステム制御部（６０）と、を備え、
前記パワーコンディショナは、所定の電圧分解能（Ｚｖ）で前記電圧指令値が離散的に設定可能であり、前記電圧指令値に相当する電圧が前記プリコンバータから出力されるよう昇圧比を調整し、
前記プリコンバータは、前記燃料電池が出力する前記直流の電圧を前記電圧分解能よりも細かい刻みで調整可能に制御され、
前記システム制御部は、前記燃料電池から前記指示電流値に追従する電流値で出力される前記直流を前記プリコンバータが前記電圧指令値に相当する電圧の直流に昇圧して前記パワーコンディショナに出力するよう、前記プリコンバータを制御する、燃料電池発電システムである。
【0013】
このようにすることで、燃料電池から出力される直流が指示電流値に追従するように設定された昇圧比でプリコンバータが作動する。これにより、燃料電池の実際の出力電流値と指示電流値の乖離を抑制することができる。したがって、燃料電池の損傷、劣化、効率低下の可能性が低減される。
【0014】
なお、各構成要素等に付された括弧付きの参照符号は、その構成要素等と後述する実施形態に記載の具体的な構成要素等との対応関係の一例を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】第１実施形態における燃料電池発電システムの構成図である。
【図2】セルスタックの出力電圧電流範囲を示す図である。
【図3】スタック電流の分解能とパワーコンディショナへの入力電圧の分解能を示す図である。
【図4】電流誤差を示す図である。
【図5】発電開始から定常発電までの発電開始工程におけるセルスタックの動作点の軌跡を示す図である。
【図6】セルスタックの電気的な等価回路である。
【図7】セルスタックの昇温スピードと動作点の軌跡との関係を示す図である。
【図8】システム制御部が実行する処理のフローチャートである。
【図9】区間Ｂ１制御の概要を示す図である。
【図10】区間Ｂ１制御のフローチャートである。
【図11】ソフトスタート制御のフローチャートである。
【図12】電流、ガス量、ＣＳ温度の時間経過に伴う変化を示すグラフである。
【図13】区間Ｂ２制御の概要を示す図である。
【図14】区間Ｂ２制御のフローチャートである。
【図15】区間Ｂ３制御の概要を示す図である。
【図16】区間Ｂ３制御のフローチャートである。
【図17】定常制御の概要を示す図である。
【図18】定常制御のフローチャートである。
【図19】協調制御のフローチャートである。
【図20】電流センサ値、電流指令値、指示電流値の時間経過に伴う変化を示すグラフである。
【図21】比較例における、協調制御電流センサ値、電流指令値、指示電流値の時間経過に伴う変化を示すグラフである。
【図22】第１実施形態における、協調制御電流センサ値、電流指令値、指示電流値の時間経過に伴う変化を示すグラフである。
【図23】区間Ｂ１制御、区間Ｂ２制御における電流センサ値、指示電流値、電流誤差の経時変化を示すグラフである。
【図24】区間Ｂ２制御、区間Ｂ３制御における電流センサ値、指示電流値、電流誤差の経時変化を示すグラフである。
【図25】区間Ｂ３制御、定常制御における電流センサ値、指示電流値、電流誤差の経時変化を示すグラフである。
【図26】第２実施形態における発電開始から定常発電までの発電開始工程におけるセルスタックの動作点の軌跡を示す図である。
【図27】第３実施形態における発電開始から定常発電までの発電開始工程におけるセルスタックの動作点の軌跡を示す図である。
【図28】第４実施形態における協調制御のフローチャートである。
【図29】協調制御電流センサ値、電流指令値、指示電流値の時間経過に伴う変化を示すグラフである。
【図30】比較例、第１実施形態、第４実施形態における発電電力と最大電流誤差の例を示すグラフである。
【図31】比較例、第１実施形態、第４実施形態における最大電流誤差の例を示すグラフである。
【図32】第５実施形態における、セルスタックのＩＶ特性と電圧指令値および指示電流値が取り得る値との関係を示すグラフである。
【図33】定常制御のフローチャートである。
【図34】第６実施形態における燃料電池発電システムの構成図である。
【図35】協調制御のフローチャートである。
【図36】電圧変換制御の概要を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
（第１実施形態）
以下、第１実施形態について説明する。図１に示すように、本実施形態に係る発電システム１００は、系統商用電源１０と共に機器２０に対して電力を供給する燃料電池発電システムである。機器２０は、工場、家屋等に備え付けられて、系統商用電源１０および発電システム１００から電力供給を受けて各種作動を行う単一または複数の電気負荷である。
以下、第１実施形態について説明する。図１に示すように、本実施形態に係る発電システム１００は、系統商用電源１０と共に機器２０に対して電力を供給する燃料電池発電システムである。機器２０は、工場、家屋等に備え付けられて、系統商用電源１０および発電システム１００から電力供給を受けて各種作動を行う単一または複数の電気負荷である。
【0017】
発電システム１００から出力される三相交流電流は、三相絶縁トランス８０を介して機器２０に供給される。発電システム１００の発電電力は応答が遅いので、機器２０のベース電力とされ、機器２０の電力変動分は系統商用電源１０より供給される。そのため、発電システム１００の発電電力と系統商用電源１０の供給電力との比率が数パーセント変化しても、電力供給不足が発生する可能性は低い。なお、他の例として、発電システム１００から出力される交流電流は、単層であってもよい。
【0018】
発電システム１００は、燃料電池３０、燃料供給装置４０、パワーコンディショナ５０、システム制御部６０、電流センサ７１、電圧センサ７２、温度センサ７３を有している。図中ではパワーコンディショナ５０はＰＣＳと記載する。
【0019】
燃料電池３０は、燃料処理系統および電池系統を含み、これらを断熱材で覆うことで高温に保持するホットモジュールである。燃料電池３０は、セルスタック３１、改質器３２、バーナ３３等を有している。
【0020】
セルスタック３１は、積層された複数の平板型の燃料電池セルを有する。これら燃料電池セルは、固体酸化物型の燃料電池セルであり、ＳＯＦＣとも呼ばれる。ＳＯＦＣは、Solid Oxide Fuel Cellの略である。燃料電池セルの各々は、改質後ガス（本例では水素）よび酸化剤ガス（本例では空気中の酸素）の電気化学反応により直流電力を出力する。この出力に応じた電力が、燃料電池３０の直流電力となる。
【0021】
改質器３２は、燃料供給装置４０から供給された燃料ガス（例えば都市ガス）を水蒸気を用いて改質することにより、改質後ガスを生成し、生成された改質後ガスをセルスタック３１等に供給する。
【0022】
バーナ３３は、セルスタック３１から排出されるオフガスまたは燃料ガスを燃焼させることで、セルスタック３１、改質器３２等の燃料電池３０内の構成要素を加熱して昇温させる。
【0023】
このように、燃料電池３０は、燃料供給装置４０から燃料ガスの供給を受け、燃料ガスを用いて発電を行い、発電によって生成された直流電流をパワーコンディショナ５０に出力する。
【0024】
燃料供給装置４０は、燃料ガスを改質器３２に供給するポンプ等を有する。また、燃料供給装置４０には、システム制御部６０から指示電流値Ｉｘｓが入力される。指示電流値は、セルスタック３１の出力電流の目標値に相当する。そして燃料供給装置４０は、入力された指示電流値Ｉｘｓに基づいて、セルスタック３１が当該指示電流値Ｉｘｓの直流を出力するよう、当該指示電流値Ｉｘｓに対応するガス量の燃料ガスを改質器３２に供給する。つまり、指示電流値Ｉｘｓによって燃料供給装置４０に対する燃料供給制御が行われる。
【0025】
パワーコンディショナ５０は、系統商用電源１０に系統連系させるために、燃料電池３０が出力する直流電力を交流電力に変換する。パワーコンディショナ５０は、太陽電池用のパワーコンディショナをそのまま燃料電池３０用に転用したものであってもよいし、それ以外のものであってもよい。太陽電池用のパワーコンディショナは、太陽電池が発電して出力した直流を昇圧して交流に変換して負荷に供給するための装置である。
【0026】
本実施形態のパワーコンディショナ５０は、燃料電池３０が出力する直流電力を系統商用電源１０と同じ三相交流電力に変換して三相絶縁トランス８０に出力する。機器２０には、パワーコンディショナ５０および系統商用電源１０のいずれかまたは両方から電力が供給される。
【0027】
パワーコンディショナ５０は、コンバータ５１、インバータ５２、パワー制御部５３を有している。コンバータ５１は、燃料電池３０が発電する直流が入力され、入力された直流の電圧を機器２０に適合する所定の電圧に変換して昇圧する。コンバータ５１は、燃料電池３０の出力電圧（すなわち自らへの入力電圧）を制御することができる。コンバータ５１は、例えば、電圧制御型の昇圧回路である。インバータ５２は、コンバータ５１で昇圧された直流電力を交流電力に変換する。
【0028】
パワー制御部５３は、コンバータ５１およびインバータ５２の作動を制御する。具体的には、パワー制御部５３には、システム制御部６０から電圧指令値Ｖｘが入力される。そしてパワー制御部５３は、入力された電圧指令値Ｖｘに基づき、セルスタック３１からコンバータ５１に電圧指令値Ｖｘが示す電圧の直流が出力されるよう、コンバータ５１の昇圧比等を制御する。このように、電圧指令値Ｖｘは、セルスタック３１が出力する電圧の目標値である。
【0029】
パワー制御部５３は、例えば、この機能を実現するプログラムを記録する記憶媒体と、当該プログラムを読み出して実行する演算回路とを有するマイクロコンピュータで実現されていてもよい。あるいは、パワー制御部５３は、この機能を実現するよう回路構成が組まれたハードウェア回路で実現されていてもよい。
【0030】
なお、パワー制御部５３は、所定の電圧分解能で電圧指令値Ｖｘが離散的に設定可能となっている。すなわち、電圧指令値Ｖｘを所定の電圧幅Ｚｖの刻みで離散的に受け付けるようになっている。
【0031】
具体的には、パワー制御部５３は、入力された電圧指令値Ｖｘを０、Ｚｖ、２×Ｚｖ、３×Ｚｖ、…という風に、整数×Ｚｖの値のいずれかとしてのみ認識し、コンバータ５１の制御に反映する。その意味で、パワー制御部５３が受け付ける電圧指令値Ｖｘの電圧分解能はＺｖとなる。Ｚｖが大きいほど電圧分解能が粗く、小さいほど電圧分解能が細かい。
【0032】
電流センサ７１は、セルスタック３１からパワーコンディショナ５０に出力される直流の電流値を検出して検出結果に応じた信号をシステム制御部６０に入力する。電圧センサ７２は、セルスタック３１からパワーコンディショナ５０に出力される直流の電圧値を検出して検出結果に応じた信号をシステム制御部６０に入力する。温度センサ７３は、セルスタック３１の温度（以下、ＣＳ温度という）を検出し、検出結果に応じた信号をシステム制御部６０に入力する。
【0033】
システム制御部６０は、電流センサ７１、電圧センサ７２、温度センサ７３からの入力に応じて、指示電流値Ｉｘｓおよび電圧指令値Ｖｘを決定する。そしてシステム制御部６０は、決定した指示電流値Ｉｘｓを燃料供給装置４０に入力すると共に、決定した電圧指令値Ｖｘをパワー制御部５３に入力する。なお、電流センサ７１からの入力については、当該入力からコンバータ５１由来のスイッチングノイズをローパスフィルタで除去した値が、電流センサ値Ｉｒとして用いられる。また、電圧センサ７２からの入力については、当該入力からコンバータ５１由来のスイッチングノイズをローパスフィルタで除去した値が、電圧センサ値Ｖｒとして用いられる。また、温度センサ７３からの入力については、当該入力からコンバータ５１由来のスイッチングノイズをローパスフィルタで除去した値が、温度センサ値として用いられる。
【0034】
システム制御部６０は、例えば、この機能を実現するプログラムを記録する記憶媒体と、当該プログラムを読み出して実行する演算回路とを有するマイクロコンピュータで実現されていてもよい。あるいは、システム制御部６０は、この機能を実現するよう回路構成が組まれたハードウェア回路で実現されていてもよい。
【0035】
ここで、パワーコンディショナ５０をシステム制御部６０から制御する場合の課題について説明する。図２はセルスタック３１の出力電圧電流範囲の例を示す。横軸はセルスタック３１の出力電流値を示し、縦軸はセルスタック３１の出力電圧を示す。出力電圧電流範囲中の各点を、動作点という。
【0036】
図２に示すように、セルスタック３１の出力電圧電流範囲は、最大の電圧Ｖ１かつ電流ゼロとなる発電開始の動作点Ｓ１、下限電圧Ｖ０となる動作点Ｓ２、Ｓｘ、および電力超過となる動作点Ｓｙを頂点とする四角形の範囲となる。この範囲は、ＣＳ温度が比較的低いときの範囲Ｑ１、ＣＳ温度が範囲Ｑ１よりも高い範囲Ｑ２、および電力超過となる範囲Ｑ３を含む。
【0037】
上述の通り、電圧指令値Ｖｘが電圧幅Ｚｖの刻みでしか認識されない。これに起因して、スタック電流すなわちセルスタック３１から出力される電流値も、図３に例示するように、電圧幅Ｚｖに対応した電流値の刻み幅Ｚｉの刻みで離散的に変化する。すなわち、セルスタック３１から出力される電流値は、所定の電流分解能で離散的に設定可能となる。
【0038】
具体的には、範囲Ｑ１においては電圧がＶ１からＶ０まで変化でき、電流が０から最大電流のＩＭまで変化できるので、電流分解能に相当する電流幅ＺｉがＩＭ×Ｚｖ／（Ｖ１－Ｖ０）となる。これに対し、範囲Ｑ２においては、電圧がＶ１からＶ２まで変化でき、電流がゼロから概ねＩＭまで変化できるので、電流分解能に相当する電流幅ＺｉがＩＭ×Ｚｖ／（Ｖ１－Ｖ２）となる。Ｖ１－Ｖ０よりもＶ１－Ｖ２の方が小さいので、範囲Ｑ２の方が範囲Ｑ１よりも電流分解能に相当する電流幅Ｚｉが粗い傾向にある。特に、セルスタック３１が定常発電を行う動作点Ｓ４におけるＣＳ温度（すなわち、後述する第２目標ＣＳ温度）が維持される場合は、電流分解能が最も粗くなる。
【0039】
例えば、図４に示すように、範囲Ｑ１における電流誤差は、例えば誤差として許容される限界に相当する基準値ＴＨ以下に収まるのに対し、範囲Ｑ２における電流誤差は、基準値ＴＨを超えてしまう場合がある。ここで、電流誤差は、スタック電流値と指示電流値Ｉｘｓとの差の絶対値であるが、それに、電流センサ７１の検出誤差およびシステム制御部６０の検出回路の誤差を加算した値としてもよい。このような電流誤差が大きくなると、セルスタック３１の損傷、劣化、効率低下の恐れがある。例えば、指示電流値Ｉｘｓがスタック電流値より大きい場合は、乖離が大きくなるほど発電効率が低下する。逆に指示電流値Ｉｘｓよりスタック電流値が大きい場合は、乖離が大きくなるほどセルスタック３１の劣化が早い。したがって、電流誤差はなるべく小さくしたいという要請がある。
【0040】
なお、本実施形態において燃料供給装置４０が受け付ける指示電流値Ｉｘｓの電流分解能は、Ｚｉよりも十分細かい。
【0041】
【0042】
まず、セルスタック３１が常温からバーナ３３によって温められて所定の目標ＣＳ温度まで昇温される。その後、動作点Ｓ１にて発電が開始される。ＳＯＦＣ等は高温にすると内部抵抗が低減し発電効率が向上するので、早期に定常発電するＣＳ温度にすることが良い。まずバーナ３３によって十分に昇温を行い、その後に発電開始する理由は、仮に順序を逆にすると、バーナ３３により生じた熱が燃料ガス、改質後ガス、酸化剤ガスなどの配管等の周辺機器にも取られるため、セルスタック３１の昇温効率が悪いからである。
【0043】
その後、セルスタック３１は出力電流を徐々に増加させつつ出力電圧を低下させながら、ＣＳ温度を概ね一定に保ち、動作点Ｓ１から動作点Ｓ２までの実線で示す区間Ｂ１に沿って、動作点を変化させる。この区間Ｂ１におけるシステム制御部６０の制御を、電流制御とも、区間Ｂ１制御ともいう。
【0044】
その後、セルスタック３１は、電流制御の終了時点の動作点Ｓ２における出力電圧と同じ一定電圧を維持しながら出力電流を増加させ、動作点Ｓ２から動作点Ｓ３までの実線で示す区間Ｂ２に沿って、動作点を変化させる。この区間Ｂ２におけるシステム制御部６０の制御を、定電圧制御とも、区間Ｂ２制御ともいう。
【0045】
その後、セルスタック３１は、定電圧制御の終了時点の動作点Ｓ３における電流と同じ一定の出力電流で出力電圧を増加させながら動作点Ｓ３から動作点Ｓ４までの実線で示す区間Ｂ３に沿って、動作点を変化させる。これにより、セルスタック３１の温度は定常発電のための温度まで上昇する。この区間Ｂ３におけるシステム制御部６０の制御を、定電流制御とも、区間Ｂ３制御ともいう。
【0046】
その後、セルスタック３１は、動作点Ｓ４およびその近傍において、定常発電を行う。定常発電を実現するためにシステム制御部６０が行う制御を、定常制御という。
【0047】
セルスタック３１を電気的な等価回路で示すと、図６のように、電源に直列に内部抵抗Ｒがある構成になる。そして、ＣＳ温度が上昇すると共に内部抵抗Ｒが低減する。
【0048】
区間Ｂ１において動作点Ｓ１の電圧Ｖ１から下限電圧付近の電圧Ｖｊまで電圧を下げると、内部抵抗Ｒの両端に電位差がかかるため、電位差の２乗に比例して内部抵抗Ｒが発熱する。そして、内部抵抗の発熱はセルスタック３１を直接昇温するため、バーナ３３による昇温より昇温効率がよい。
【0049】
ここで、区間Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３内のある時点におけるセルスタック３１の出力電圧をＶｊとし、その時点における内部抵抗Ｒの抵抗値をＲｊとすると、
Ｒｊ＝（Ｖ１－Ｖｊ）／Ｉｊ
という式が成立する。ここでＩｊは、その時点におけるセルスタック電流値である。したがって、その時点における内部抵抗Ｒの単位時間当たりの発熱量をＡｊとすると、
Ａｊ＝Ｒｊ×（Ｉｊ）２＝（Ｖ１－Ｖｊ）×Ｉｊ
となり、区間Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３の全工程における内部抵抗Ｒの発熱量は、このＡｊを当該全工程について時間積分したものとなる。もし、燃料ガスの供給量が決まっているなら、全工程を通じた内部抵抗Ｒの発熱量およびセルスタック３１の昇温スピードは、図７の斜線部の面積が広いほど大きくなる。
Ｒｊ＝（Ｖ１－Ｖｊ）／Ｉｊ
という式が成立する。ここでＩｊは、その時点におけるセルスタック電流値である。したがって、その時点における内部抵抗Ｒの単位時間当たりの発熱量をＡｊとすると、
Ａｊ＝Ｒｊ×（Ｉｊ）２＝（Ｖ１－Ｖｊ）×Ｉｊ
となり、区間Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３の全工程における内部抵抗Ｒの発熱量は、このＡｊを当該全工程について時間積分したものとなる。もし、燃料ガスの供給量が決まっているなら、全工程を通じた内部抵抗Ｒの発熱量およびセルスタック３１の昇温スピードは、図７の斜線部の面積が広いほど大きくなる。
【0050】
なお、他の例として、動作点Ｓ１までＣＳ温度が昇温するより先に、内部抵抗Ｒを発熱させてもよい。ただしその場合、区間Ｂ１において、内部抵抗Ｒの抵抗値が大きくなり、図７の区間Ｂ１において傾きが急になる。その場合、セルスタック３１の出力電圧の変化が急峻になり、少しの電流変化で下限電圧以下になる可能性がある。下限電圧以下になるとセルスタック３１が酸化する等の理由により劣化する恐れがある。このような他の例ではなく本例では、傾きが少し緩やかになるＣＳ温度から発電を開始する。
【0051】
ここで、発電前のバーナ３３による昇温、区間Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３における、システム制御部６０の制御内容について説明する。システム制御部６０は、図８に示す処理を実行することで、当該制御を実現する。
【0052】
図８の処理においてシステム制御部６０は、まずステップＳ１０５で、燃料供給装置４０を制御してバーナ３３に燃料供給を行うことで、バーナ３３を燃焼させる。これにより、バーナ３３の加熱によるセルスタック３１の昇温が開始される。
【0053】
続いてステップＳ１１０では、ＣＳ温度が所定の第１目標ＣＳ温度に到達したか否かを、温度センサ７３の出力信号から得られた温度センサ値に基づいて判定し、到達していない場合はステップＳ１０５に戻ってバーナ３３によるセルスタック３１の加熱を継続する。なお、ステップＳ１０５、Ｓ１１０のループが継続する間は、セルスタック３１の発電は行われていない。
【0054】
システム制御部６０は、Ｓ１１０でＣＳ温度が所定の目標ＣＳ温度に到達したと判定した場合は、ステップＳ１１５に進む。ステップＳ１１５では、バーナ３３の燃焼を停止させる。この時点で、セルスタック３１は、動作点Ｓ１の状態にある。
【0055】
システム制御部６０は続いてステップＳ１２０に進み、セルスタック３１による発電を開始させると共に上述の区間Ｂ１を実現させるための電流制御すなわち区間Ｂ１制御を、１回の制御周期分だけ行う。続いてステップＳ１２５では、所定の電流制御終了条件が成立したか否かを判定する。この電流制御終了条件は、「セルスタック３１の出力電流が所定の第１目標電流値まで増加したか、または、セルスタック３１の出力電圧が所定の下限電圧にまで低下した」というものであり、電流センサ７１および電圧センサ７２の出力信号に基づいて判定される。
【0056】
システム制御部６０は、この電流制御終了条件が成立していないと判定した場合はステップＳ１２０に戻って区間Ｂ１のための電流制御を継続する。ステップＳ１２０、Ｓ１２５のループが継続する間は、セルスタック３１の内部抵抗Ｒの発熱によりセルスタック３１が昇温し、区間Ｂ１に沿って動作点Ｓ１から動作点Ｓ２までセルスタック３１の状態が変化する。
【0057】
システム制御部６０は、Ｓ１２５で電流制御終了条件が成立したと判定した場合は、ステップＳ１３０に進む。ステップＳ１３０では、上述の区間Ｂ２を実現させるための定電圧制御すなわち区間Ｂ２制御を、１回の制御周期分だけ行う。続いてステップＳ１３５では、所定の定電圧制御終了条件が成立したか否かを判定する。この定電圧制御終了条件は、「セルスタック３１の出力電流が所定の第２目標電流値に到達した」というものであり、電流センサ７１の出力信号に基づいて判定される。第２目標電流は、定常発電する電流値に相当し、第１目標電流値よりも高い。
【0058】
システム制御部６０は、この定電圧制御終了条件が成立していないと判定した場合はステップＳ１３０に戻って区間Ｂ２のための定電圧制御を継続する。ステップＳ１３０、Ｓ１３５のループが継続する間は、セルスタック３１の内部抵抗Ｒの発熱によりセルスタック３１が昇温し、区間Ｂ２に沿って動作点Ｓ２から動作点Ｓ３までセルスタック３１の状態が変化する。
【0059】
システム制御部６０は、Ｓ１３５で定電圧制御終了条件が成立したと判定した場合は、ステップＳ１４０に進む。ステップＳ１４０では、上述の区間Ｂ３を実現させるための定電流制御すなわち区間Ｂ３制御を、１回の制御周期分だけ行う。続いてステップＳ１４５では、所定の定電流制御終了条件が成立したか否かを判定する。この定電流制御終了条件は、「セルスタック３１の出力電圧が所定の目標電圧に到達したか、またはＣＳ温度が所定の第２目標ＣＳ温度に到達した」というものであり、電圧センサ７２および温度センサ７３の出力信号に基づいて判定される。なお、第２目標ＣＳ温度は、定常発電を開始するために必要なセルスタック３１の温度である。
【0060】
システム制御部６０は、この定電流制御終了条件が成立していないと判定した場合はステップＳ１４０に戻って区間Ｂ３のための定電流制御を継続する。ステップＳ１４０、Ｓ１４５のループが継続する間は、セルスタック３１の内部抵抗Ｒの発熱によりセルスタック３１が昇温し、区間Ｂ３に沿って動作点Ｓ３から動作点Ｓ４までセルスタック３１の状態が変化する。
【0061】
システム制御部６０は、Ｓ１４５で定電流制御終了条件が成立したと判定した場合は、ステップＳ１５０に進む。ステップＳ１５０では、セルスタック３１を定常発電させるための定常制御を行う。続いてステップＳ１５５では、所定の停止条件が成立したか否かを判定する。この停止条件は、例えば、ユーザが不図示の停止スイッチを操作した等の条件である。
【0062】
システム制御部６０は、この停止条件が成立していないと判定した場合はステップＳ１５０に戻って定常制御を継続する。ステップＳ１５０、Ｓ１５５のループが継続する間は、定常制御が実現し、セルスタック３１からパワーコンディショナ５０を介して機器２０に電力供給が安定的に行われる。
【0063】
システム制御部６０は、Ｓ１５５で定電流制御終了条件が成立したと判定した場合は、燃料供給装置４０から燃料電池３０への燃料ガスの供給を停止させ、セルスタック３１の発電を停止させ、図８の処理を終了する。
【0064】
ここで、ステップＳ１２０における区間Ｂ１制御の詳細について説明する。システム制御部６０は、ステップＳ１２０では、概念的には、図９に示すような制御を行う。すなわち、ソフトスタート制御Ｂ１１では、暫定電流指令値Ｉｃｍｄ＿ｐｒｅを、ゼロから所定の電流指令値Ｉｃｍｄまで、時間経過と共に幅Ｉｃｍｄ＿ｓｔｅｐで段階的に変化するように、算出する。
【0065】
そしてシステム制御部６０は、算出した暫定電流指令値Ｉｃｍｄ＿ｐｒｅと電流センサ値Ｉｒとの差に基づいたＰＩ制御演算Ｂ１２を行う。このＰＩ制御演算Ｂ１２により、電流センサ値Ｉｒが暫定電流指令値Ｉｃｍｄ＿ｐｒｅに追従して変化するよう、セルスタック３１の出力電圧の変化量に相当する電圧制御値Ｖｃｍｄ２が算出される。ここで、電流センサ値Ｉｒとは、電流センサ７１からの信号によって特定されたセルスタック３１の出力電流をいう。
【0066】
またシステム制御部６０は、特性利用処理Ｂ１３で、セルスタック３１の出力電流値と出力電圧との対応関係（すなわちＩＶ特性）があらかじめ規定されたＩＶ特性テーブルに対して、電流センサ値Ｉｒを適用する。そして、それにより電流センサ値Ｉｒに対応する電圧Ｖｃｍｄ１を特定する。この電圧は、現在のセルスタック３１の出力電圧に相当する。ＩＶ特性テーブルは、システム制御部６０の不揮発性記憶媒体にあらかじめ記録されている。
【0067】
またシステム制御部６０は、電圧Ｖｃｍｄ１から電圧制御値Ｖｃｍｄ２を減算した値を、パワー制御部５３に出力する電圧指令値Ｖｘとして決定する。またシステム制御部６０は、燃料供給装置４０に出力する指示電流値Ｉｘｓの値に電流センサ値Ｉｒを代入して指示電流値Ｉｘｓを燃料供給装置４０に出力する。
【0068】
システム制御部６０は、このような区間Ｂ１制御を実現するため、図１０に示す処理を実行する。図１０の処理は、１回のステップＳ１２０の処理につき１回（すなわち、１制御周期分）実行される。図１０の処理においてシステム制御部６０は、まずステップＳ２０５で、電流指令値Ｉｃｍｄ、電流センサ値Ｉｒを取得する。電流指令値Ｉｃｍｄは、セルスタック３１の能力を増減させるために、種々の要因（例えば、機器２０の動作状態、燃料供給装置４０の動作状態等）に基づいて増加、減少する場合がある。
【0069】
続いてステップＳ２１０では、電流指令値Ｉｃｍｄが更新されたか否かを判定する。すなわち、今回の制御周期におけるステップＳ２０５で取得した電流指令値Ｉｃｍｄが、その１回前の制御周期におけるステップＳ２０５で取得した電流指令値Ｉｃｍｄから、変化したか否かを判定する。
【0070】
更新されたと判定した場合はステップＳ２１５に進み、更新されていないと判定された場合はステップＳ２１５をバイパスしてステップＳ２２０に進む。なお、今回が区間Ｂ１制御の最初の制御周期の場合も、ステップＳ２１５に進む。
【0071】
ステップＳ２１５では、電流指令値Ｉｃｍｄの値を指示電流値Ｉｘｓに代入すると共に、ＰＩ制御演算Ｂ１２で用いるＰ項計数ｋｐおよびＩ項計数ｋｉを初期値に初期化し、タイマ値Ｔをゼロに初期化する。ステップＳ２１５に続いては、ステップＳ２２０に進む。
【0072】
ステップＳ２２０では、ソフトスタート制御Ｂ１１を行う。ソフトスタート制御Ｂ１１では、図１１に示す処理を実行する。具体的には、システム制御部６０は、まずステップＳ３０５で、暫定電流指令値Ｉｃｍｄ＿ｐｒｅを算出する。具体的には、ステップＳ１２０の区間Ｂ１制御の開始からの時間経過と共に、３段階以上の段階的にゼロから電流指令値Ｉｃｍｄまで増加するよう、暫定電流指令値Ｉｃｍｄ＿ｐｒｅを設定する。
【0073】
続いてステップＳ３１０では、「指示電流値Ｉｘｓが電流センサ値Ｉｒ未満、または、電流センサ値Ｉｒに所定の正の値Ｉ２を加算した値よりも大きい」という条件について判定を行う。これは、基本的に増大するはずの電流センサ値Ｉｒが指示電流値Ｉｘｓを超えたとき、または、電流センサ値Ｉｒが指示電流値Ｉｘｓを大きく下回ったときに、指示電流値Ｉｘｓを電流センサ値Ｉｒに追従して更新すべきタイミングとするためである。条件が満たされる場合はステップＳ３１５に進み、満たされない場合はステップＳ３１５をバイパスしてステップＳ３２０に進む。
【0074】
ステップＳ３１５では、電流センサ値Ｉｒを指示電流値Ｉｘｓに代入し、ステップＳ３２０に進む。この処理により、システム制御部６０から燃料供給装置４０に出力される指示電流値Ｉｘｓが新しい値に更新される。なお、ステップＳ３１０，Ｓ３１５の処理は、区間Ｂ１制御における協調制御に対応する。
【0075】
ステップＳ３２０では、暫定電流指令値Ｉｃｍｄ＿ｐｒｅと電流センサ値Ｉｒとの差の絶対値が所定の正の値Ｉ２以下であるという条件を判定する。条件が満たされればステップＳ３３０に進み、満たされなければステップＳ３２５に進む。ステップＳ３２５では、ＰＩ制御演算Ｂ１２で用いるＰ項計数ｋｐおよびＩ項計数ｋｉを初期値に初期化し、タイマ値Ｔをゼロに初期化し、ソフトスタート制御Ｂ１１の今回の制御周期を終了する。
【0076】
ステップＳ３３０では、タイマ値Ｔが安定時間Ｔ１を超えたか否かを判定し、超えていればステップＳ３４０に進み、超えていなければステップＳ３３５に進む。ステップＳ３３５では、タイマ値Ｔのカウントアップを行い、ソフトスタート制御Ｂ１１の今回の制御周期を終了する。
【0077】
ステップＳ３４０では、暫定電流指令値Ｉｃｍｄ＿ｐｒｅと電流センサ値Ｉｒとの差の絶対値が所定の正の値Ｉ１以上であるという条件を判定する。ここで、値Ｉ１は、値Ｉ２よりも小さく、電流幅Ｚｉよりも小さい。条件が満たされればステップＳ３５０に進み、満たされなければステップＳ３４５に進む。ステップＳ３４５では、ＰＩ制御演算Ｂ１２で用いるＰ項計数ｋｐおよびＩ項計数ｋｉを初期値に初期化し、タイマ値Ｔをゼロに初期化し、ソフトスタート制御Ｂ１１の今回の制御周期を終了する。
【0078】
ステップＳ３５０では、Ｐ項計数ｋｐおよびＩ項計数ｋｉをゼロにセットすることで、ＰＩ制御演算Ｂ１２で電圧指令値Ｖｘが変更されないようにする。その後、ソフトスタート制御Ｂ１１の今回の制御周期を終了する。
【0079】
このステップＳ３２０－Ｓ３５０の処理により、暫定電流指令値Ｉｃｍｄ＿ｐｒｅと電流センサ値Ｉｒの差の絶対値すなわち絶対値偏差がＩ２（すなわち上限の誤差）より大きい場合はＰＩ制御演算Ｂ１２が続けて行われるようにｋｐ、ｋｉ、Ｔを初期化する。
【0080】
そして、絶対値偏差がＩ２以下となり、その状態でタイマ値Ｔが安定時間Ｔ１を超えるまで時間経過したとする。その場合、絶対値偏差がＩ１以下の場合すなわち暫定電流指令値Ｉｃｍｄ＿ｐｒｅが電流センサ値Ｉｒに十分近い場合は、ステップＳ３３０からステップＳ３４０、ステップＳ３５０と進む。そして、ＰＩ制御演算Ｂ１２によって電圧指令値Ｖｘが変更されないようにｋｐ、ｋｉをゼロにする。また、絶対値偏差がＩ１より大きい場合は、ステップＳ３３０からステップＳ３４０、ステップＳ３４５と進む。ＰＩ制御演算Ｂ１２が更に安定時間Ｔ１の分だけ続けて行われるようにｋｐ、ｋｉ、Ｔを初期化する。
【0081】
システム制御部６０は、図１０のステップＳ２２０におけるソフトスタート制御Ｂ１１の後は、ステップＳ２２５で、電流センサ値ＩｒがＰＩ制御演算Ｂ１２の開始電流Ｉｓｔａｒｔ以上になったか否かを判定する。そして、開始電流Ｉｓｔａｒｔ以上になっていなければステップＳ２３０に進んで電流偏差の値をゼロにセットし、開始電流Ｉｓｔａｒｔ以上になっていればステップＳ２３５に進む。ステップ２３０で電流偏差をゼロにするのは、ＰＩ制御演算Ｂ１２によって電圧指令値Ｖｘを発電開始時のセルスタック３１の出力電圧から更新しないようにするためである。ステップＳ２３５では、ステップＳ２２０のソフトスタート制御Ｂ１１で算出された暫定電流指令値Ｉｃｍｄ＿ｐｒｅから電流センサ値Ｉｒを減算した値を、電流偏差とする。
【0082】
ステップＳ２３０、Ｓ２３５に続いては、ステップＳ２４０に進み、特性利用処理Ｂ１３を行う。すなわち、上述のＩＶ特性テーブルに対して電流センサ値Ｉｒを適用することで、電流センサ値Ｉｒに対応する電圧Ｖｃｍｄ１を特定する。電圧Ｖｃｍｄ１は、セルスタック３１の現在の出力電圧と推定される値である。
【0083】
続いてステップＳ２４５では、ＰＩ制御演算Ｂ１２を行う。すなわち、上述の通り、電流センサ値Ｉｒが暫定電流指令値Ｉｃｍｄ＿ｐｒｅに追従して変化するよう、セルスタック３１の出力電圧の変化量に相当する電圧制御値Ｖｃｍｄ２を算出する。
【0084】
より具体的には、
Ｖｃｍｄ２＝積算値＋ΔＶｎ
ΔＶｎ＝｛ｋｐ×（今回の電流偏差－前回の電流偏差）｝＋（ｋｉ×今回の電流偏差）
となるよう、電圧制御値Ｖｃｍｄ２の算出を行う。ここで、そして、今回の電流偏差とは、今回の制御周期においてステップＳ２３０またはステップＳ２３５で算出された電流偏差をいう。また、前回の電流偏差とは、前回の制御周期においてステップＳ２３０またはステップＳ２３５で算出された電流偏差をいう。また、積算値は、前回の制御周期で算出された電圧制御値Ｖｃｍｄ２である。
Ｖｃｍｄ２＝積算値＋ΔＶｎ
ΔＶｎ＝｛ｋｐ×（今回の電流偏差－前回の電流偏差）｝＋（ｋｉ×今回の電流偏差）
となるよう、電圧制御値Ｖｃｍｄ２の算出を行う。ここで、そして、今回の電流偏差とは、今回の制御周期においてステップＳ２３０またはステップＳ２３５で算出された電流偏差をいう。また、前回の電流偏差とは、前回の制御周期においてステップＳ２３０またはステップＳ２３５で算出された電流偏差をいう。また、積算値は、前回の制御周期で算出された電圧制御値Ｖｃｍｄ２である。
【0085】
続いてステップＳ２５０では、電圧指令値Ｖｘを決定する。具体的には、ステップＳ２４０で算出された電圧Ｖｃｍｄ１からステップＳ２４５で算出された電圧制御値Ｖｃｍｄ２を減算した結果を、電圧指令値Ｖｘに代入する。Ｖｃｍｄ１にＶｃｍｄ２を加算するのでなく減算するのは、セルスタック３１のＩＶ特性によれば電流が増加すると電圧が下がるためである。
【0086】
続いてステップＳ２５５では、電圧指令値Ｖｘの上下限処理および丸めを行う。具体的には、算出された電圧指令値Ｖｘが所定の上限値より大きければ上限値に設定し、所定の下限値よりも小さければ下限値に設定する。これにより、電圧指令値Ｖｘに上下限のガードがかかる。また、電圧指令値Ｖｘが所定電圧幅Ｚｖ×整数の値のいずれかに一致するように、電圧指令値Ｖｘの値を丸める。具体的には、電圧指令値Ｖｘが所定電圧幅Ｚｖ×整数の値に一致しない場合は、所定電圧幅Ｚｖ×整数の値のうち、現在の電圧指令値Ｖｘに最も近い値を、電圧指令値Ｖｘに代入する。
【0087】
続いてステップＳ２６０では、現在の電圧指令値Ｖｘの値を、パワーコンディショナ５０のパワー制御部５３に出力する。その後、今回の制御周期の区間Ｂ１制御を終了し、図８のステップＳ１２５に進む。
【0088】
なお、このような区間Ｂ１制御が継続する間、すなわち、ステップＳ１２０、Ｓ１２５が繰り返される間、図１２に示すように、セルスタック３１の出力電流および燃料電池に供給される燃料ガス量は動作点Ｓ１から動作点Ｓ２まで増加する。そして、ＣＳ温度は、動作点Ｓ１から動作点Ｓ２まで一定に保たれる。なお、燃料ガス量は、指示電流値Ｉｘｓに連動して増減する。
【0089】
次に、ステップＳ１３０における区間Ｂ２制御の詳細について説明する。システム制御部６０は、ステップＳ１３０では、概念的には、図１３に示すような制御を行う。すなわち、区間Ｂ１制御が終了した時点における電圧指令値Ｖｘを、現在の電圧指令値Ｖｘとして固定し、電流センサ値Ｉｒを指示電流値Ｉｘｓに代入する。
【0090】
システム制御部６０は、このような区間Ｂ２制御を実現するため、図１４に示す処理を実行する。図１４の処理は、１回のステップＳ１３０の処理につき１回（すなわち、１制御周期分）実行される。図１４の処理においてシステム制御部６０は、まずステップＳ４０５で、区間Ｂ１制御の最後の制御周期において決定された電圧指令値Ｖｘを取得し、続いてステップＳ４１０で、取得した電圧指令値Ｖｘを、現在の電圧指令値Ｖｘに代入する。この処理により、システム制御部６０からパワー制御部５３に出力される電圧指令値Ｖｘが、区間Ｂ１制御の最後の制御周期において決定された電圧指令値Ｖｘに維持される。
【0091】
続いてステップＳ４１５では、電流センサ値Ｉｒが指示電流値Ｉｘｓより大きいか否かを判定し、大きければステップＳ４２０に進み、大きくなければステップＳ４１５をバイパスして今回の制御周期における区間Ｂ２制御を終了し、図８のステップＳ１３５に進む。
【0092】
ステップＳ４２０では、電流センサ値Ｉｒの値を指示電流値Ｉｘｓに代入する。これにより、ＣＳ温度の上昇に伴って電流センサ値Ｉｒが増大する区間Ｂ２において、システム制御部６０から燃料供給装置４０に出力される指示電流値Ｉｘｓが電流センサ値Ｉｒに追従するよう新しい値に逐次更新されていく。ステップＳ４２０の後は、今回の制御周期における区間Ｂ２制御を終了し、図８のステップＳ１３５に進む。なお、ステップＳ４１５、Ｓ４２０の処理は、区間Ｂ２制御における協調制御に対応する。
【0093】
なお、ステップＳ１３０の処理において、電圧指令値Ｖｘがセルスタック３１の能力を増減させるために、種々の要因（例えば、機器２０の動作状態、燃料供給装置４０の動作状態等）に基づいて増加、減少する場合がある。
【0094】
このような区間Ｂ２制御が継続してステップＳ１３０、Ｓ１３５が繰り返される間、図１２に示すように、セルスタック３１の出力電流、セルスタック３１に供給される改質後ガス量、およびＣＳ温度は動作点Ｓ２から動作点Ｓ２１を経由してＳ３まで増加する。
【0095】
このように、区間Ｂ２においては、電圧指令値Ｖｘが一定に維持されることにより、燃料電池３０の出力電流増加に伴う出力電圧増加の勾配が、区間Ｂ１制御における出力電流増加に伴う出力電圧減少の勾配よりも、緩やかに抑えられる。つまり、出力電流の単位増加分当たりの出力電圧の変化量の絶対値は、区間Ｂ１制御全体よりも区間Ｂ２制御全体の方が、小さい。
【0096】
次に、ステップＳ１４０における区間Ｂ３制御の詳細について説明する。システム制御部６０は、ステップＳ１４０では、概念的には、図１５に示すような制御を行う。すなわち、区間Ｂ２制御が終了した時点における電流センサ値Ｉｒと、現在の電流センサ値Ｉｒとの差に基づいたＰＩ制御演算Ｂ３１を行う。これにより、電流センサ値Ｉｒが概ね一定値（すなわち、区間Ｂ２制御が終了した時点における電流センサ値Ｉｒ）を維持するよう、セルスタック３１の出力電圧の変化量に相当する電圧制御値Ｖｃｍｄ２が算出される。また、区間Ｂ２において維持された電圧指令値Ｖｘから電圧制御値Ｖｃｍｄ２を減算した値を、電圧指令値Ｖｘに代入する。また、電流センサ値Ｉｒに所定の正の所定値αを加算した値を指示電流値Ｉｘｓに代入する。
【0097】
システム制御部６０は、このような区間Ｂ３制御を実現するため、図１６に示す処理を実行する。図１６の処理は、１回のステップＳ１４０の処理につき１回（すなわち、１制御周期分）実行される。図１６の処理においてシステム制御部６０は、まずステップＳ５０５で、電流指令値Ｉｃｍｄ、電流センサ値Ｉｒを取得する。
【0098】
続いてステップＳ５１０では、電流指令値Ｉｃｍｄが更新されたか否か、すなわち、直前のステップＳ５０５で取得した電流指令値Ｉｃｍｄが、その１回前の制御周期のステップＳ５０５で取得した電流指令値Ｉｃｍｄから変化したか否かを判定する。更新されたと判定した場合はステップＳ５１５に進み、更新されていないと判定された場合はステップＳ５２０に進む。
【0099】
ステップＳ５１５では、電流指令値Ｉｃｍｄの値を指示電流値Ｉｘｓに代入すると共に、ＰＩ制御演算Ｂ１２で用いるＰ項計数ｋｐおよびＩ項計数ｋｉを初期値に初期化し、タイマ値Ｔをゼロに初期化する。ステップＳ５１５に続いては、ステップＳ５２５に進む。
【0100】
ステップＳ５２０では、指示電流値Ｉｘｓの値を設定する。具体的には、電流センサ値Ｉｒに正の所定値αを加算した値を、指示電流値Ｉｘｓに代入する。これにより、指示電流値Ｉｘｓは電流センサ値Ｉｒよりも大きな値になる。所定値αは、例えば、あらかじめ定められた固定値でもよい。例えば、所定値αの値は、電流分解能に相当する電流幅Ｚｉと同じに設定されていてもよい。このようにすることで、セルスタック３１から出力される電流値がばらついた場合であっても、セルスタック３１から出力される電流値が指示電流値Ｉｘｓより大きくなる可能性が十分低減される。
【0101】
ステップＳ５２５では、電流センサ値ＩｒがＰＩ制御演算Ｂ３１の開始電流Ｉｓｔａｒｔ以上になったか否かを判定する。そして、開始電流Ｉｓｔａｒｔ以上になっていなければステップＳ５３０に進んで電流偏差の値をゼロにセットし、開始電流Ｉｓｔａｒｔ以上になっていればステップＳ５３５に進む。ステップ５３０で電流偏差をゼロにするのは、ＰＩ制御演算Ｂ３１によって電圧指令値Ｖｘを更新しないようにするためである。ステップＳ５３５では、指示電流値Ｉｘｓから電流センサ値Ｉｒを減算した値を、電流偏差とする。
【0102】
ステップＳ５３０、Ｓ５３５に続いては、ステップＳ５４０に進み、区間Ｂ３制御の最初の制御周期の実行中であるか否か判定する。最初の制御周期であればステップＳ５４２に進み、２回目以降の制御周期であればステップＳ５４２をバイパスしてステップＳ５４５に進む。
【0103】
ステップＳ５４２では、区間Ｂ２制御の終了時点（すなわち動作点Ｓ３の時点）における電圧指令値Ｖｘを電圧Ｖｃｍｄ１に代入し、ステップＳ５４５に進む。これにより、区間Ｂ３制御の最初の制御周期およびそれ以降の制御周期においては、電圧Ｖｃｍｄ１の値は区間Ｂ２制御の終了時点の電圧指令値となる。
【0104】
ステップＳ５４５では、ＰＩ制御演算Ｂ３１を行う。すなわち、上述の通り、電流センサ値Ｉｒが概ね一定値を維持するよう、セルスタック３１の出力電圧の変化量に相当する電圧制御値Ｖｃｍｄ２を算出する。
【0105】
電流偏差を用いた電圧制御値Ｖｃｍｄ２の具体的な算出方法は、図１０のステップＳ２４５と同様である。ただし、今回の電流偏差は、区間Ｂ２制御の終了時点における電流センサ値Ｉｒから今回の制御周期における電流センサ値Ｉｒを減算した値である。また、前回の電流偏差は、区間Ｂ２制御の終了時点における電流センサ値Ｉｒから前回の制御周期における電流センサ値Ｉｒを減算した値である。
【0106】
続いてステップＳ５５０では、電圧指令値Ｖｘを決定する。具体的には、ステップＳ５４０で算出された電圧Ｖｃｍｄ１からステップＳ５４５で算出された電圧制御値Ｖｃｍｄ２を減算した結果を、電圧指令値Ｖｘに代入する。Ｖｃｍｄ１にＶｃｍｄ２を加算するのでなく減算するのは、セルスタック３１のＩＶ特性によれば電流が増加すると電圧が下がるためである。
【0107】
続いてステップＳ５５５では、図１０のステップＳ２５５と同様の手法で、電圧指令値Ｖｘの上下限処理および丸めを行う。続いてステップＳ５６０では、現在の電圧指令値Ｖｘの値を、パワーコンディショナ５０のパワー制御部５３に出力する。その後、区間Ｂ１制御の今回の制御周期を終了し、図８のステップＳ１４５に進む。
【0108】
このような区間Ｂ３制御が繰り返されることで、セルスタック３１の出力電流値が所定の範囲で維持されながら、ＣＳ温度の上昇に伴い、セルスタック３１の出力電圧が上昇していき、セルスタック３１の動作点がＳ３からＳ４に移動する。そして、区間Ｂ３制御においては、指示電流値Ｉｘｓが電流センサ値Ｉｒよりも大きくなるよう制御されているので、セルスタック３１の劣化を抑制できる。
【0109】
次に、ステップＳ１５０における定常制御の詳細について説明する。システム制御部６０は、ステップＳ１５０では、概念的には、図１７に示すような制御を行う。すなわち、区間Ｂ３制御が終了した時点における電流センサ値Ｉｒを電流指令値Ｉｃｍｄに代入してその電流指令値Ｉｃｍｄと、現在の電流センサ値Ｉｒとの差に基づいたＰＩ制御演算Ｂ４１を行う。このＰＩ制御演算Ｂ４１により、電流センサ値Ｉｒが概ね一定値（すなわち、区間Ｂ３制御が終了した時点における電流センサ値Ｉｒ）を維持するよう、セルスタック３１の出力電圧の変化量に相当する電圧制御値Ｖｃｍｄ２を算出する。
【0110】
また、区間Ｂ３制御が終了した時点における電圧指令値Ｖｘから電圧制御値Ｖｃｍｄ２を減算した値を、今回の電圧指令値Ｖｘに代入する。また、協調制御Ｂ４２において、指示電流値Ｉｘｓと電流センサ値Ｉｒの差の絶対値が基準値Ｉ２より大きければ、電流指令値Ｉｃｍｄを指示電流値Ｉｘｓに代入し、基準値Ｉ２以下であれば、電流センサ値Ｉｒを指示電流値Ｉｘｓに代入する。
【0111】
システム制御部６０は、このような定常制御を実現するため、図１８に示す処理を実行する。図１８の処理は、１回のステップＳ１５０の処理につき１回（すなわち、１制御周期分）実行される。図１８の処理においてシステム制御部６０は、まずステップＳ６０５で、電流指令値Ｉｃｍｄ、電流センサ値Ｉｒを取得する。
【0112】
続いてステップＳ６１０では、電流指令値Ｉｃｍｄが更新されたか否か、すなわち、直前のステップＳ６０５で取得した電流指令値Ｉｃｍｄが、その１回前の制御周期のステップＳ６０５で取得した電流指令値Ｉｃｍｄから変化したか否かを判定する。更新されたと判定した場合はステップＳ６１５に進み、更新されていないと判定された場合はステップＳ６１５をバイパスしてステップＳ６２５に進む。
【0113】
ステップＳ６１５では、電流指令値Ｉｃｍｄの値を指示電流値Ｉｘｓに代入すると共に、ＰＩ制御演算Ｂ４１で用いるＰ項計数ｋｐおよびＩ項計数ｋｉを初期値に初期化し、タイマ値Ｔをゼロに初期化する。ステップＳ６１５に続いては、ステップＳ６２５に進む。
【0114】
ステップＳ６２５では、電流センサ値ＩｒがＰＩ制御演算Ｂ４１の開始電流Ｉｓｔａｒｔ以上になったか否かを判定する。そして、開始電流Ｉｓｔａｒｔ以上になっていなければステップＳ６３０に進んで電流偏差の値をゼロにセットし、開始電流Ｉｓｔａｒｔ以上になっていればステップＳ６３５に進む。ステップ６３０で電流偏差をゼロにするのは、ＰＩ制御演算Ｂ４１によって電圧指令値Ｖｘを更新しないようにするためである。ステップＳ６３５では、指示電流値Ｉｘｓから電流センサ値Ｉｒを減算した値を、電流偏差とする。
【0115】
ステップＳ６２５、Ｓ６３０に続いては、ステップＳ６３７に進み、協調制御Ｂ４２を行う。システム制御部６０は、協調制御Ｂ４２において、図１９に示す処理を行う。
【0116】
図１９の処理では、まずステップＳ７２０で、指示電流値Ｉｘｓと電流センサ値Ｉｒとの差の絶対値が所定の正の値Ｉ２以下であるという条件を判定する。条件が満たされれば、タイマ値Ｔのカウントを開始するためにステップＳ７３０に進み、満たされなければステップＳ７２５に進む。ステップＳ７２５では、ＰＩ制御演算Ｂ４１で用いるＰ項計数ｋｐおよびＩ項計数ｋｉを初期値に初期化し、タイマ値Ｔをゼロに初期化し、今回の協調制御Ｂ４２を終了する。
【0117】
ステップＳ７３０では、タイマ値Ｔが安定時間Ｔ１を超えたか否かを判定し、超えていればステップＳ７４０に進み、超えていなければステップＳ７３５に進む。ステップＳ７３５では、タイマ値Ｔのカウントアップを行い、今回の協調制御Ｂ４２を終了する。
【0118】
ステップＳ７４０では、指示電流値Ｉｘｓと電流センサ値Ｉｒとの差の絶対値が所定の正の値Ｉ１以上であるという条件を判定する。ここで、値Ｉ１は、値Ｉ２よりも小さく、電流幅Ｚｉよりも小さい。条件が満たされればステップＳ７４５に進み、満たされなければステップＳ７５０に進む。
【0119】
ステップＳ７４５では、ＰＩ制御演算Ｂ４１で用いるＰ項計数ｋｐおよびＩ項計数ｋｉを初期値に初期化し、タイマ値Ｔをゼロに初期化する。続いてステップＳ７４８では、電流偏差を低減するため、電流センサ値Ｉｒを指示電流値Ｉｘｓに代入し、今回の協調制御Ｂ４２を終了する。これにより、電流センサ値Ｉｒに相当する指示電流値Ｉｘｓがシステム制御部６０から燃料供給装置４０に出力される。
【0120】
ステップＳ７５０では、Ｐ項計数ｋｐおよびＩ項計数ｋｉをゼロにセットすることで、ＰＩ制御演算Ｂ４１で積分項を積算して電圧指令値Ｖｘを変更しないようにする。そして、ステップＳ７４８がバイパスされるので、指示電流値Ｉｘｓが変化せず維持される。このようにするのは、指示電流値Ｉｘｓが電流センサ値Ｉｒにある程度近い場合は、むしろ電流センサ値の細かい変動に合わせて指示電流値Ｉｘｓ、電圧指令値Ｖｘを変化させない方が動作の安定性が高いからである。ステップＳ７５０の後、今回の協調制御Ｂ４２を終了する。
【0121】
システム制御部６０は、協調制御の後、図１８のステップＳ６４０で、定常制御の今回の制御周期は、定常制御における最初の制御周期であるか否かを判定する。最初の制御周期であればステップＳ６４２に進み、２回目以降の制御周期であればステップＳ６４２をバイパスしてステップＳ６４５に進む。
【0122】
ステップＳ６４２では、区間Ｂ３制御の終了時点（すなわち動作点Ｓ４の時点）における電圧指令値Ｖｘを電圧Ｖｃｍｄ１に代入し、ステップＳ６４５に進む。これにより、定常制御の最初の制御周期およびそれ以降の制御周期においては、電圧Ｖｃｍｄ１の値は区間Ｂ３制御の終了時点の電圧指令値となる。
【0123】
ステップＳ６４５では、ＰＩ制御演算Ｂ４１を行う。すなわち、上述の通り、電流センサ値Ｉｒが概ね一定値（すなわち、区間Ｂ３制御が終了した時点における電流センサ値Ｉｒ）を維持するよう、セルスタック３１の出力電圧の変化量に相当する電圧制御値Ｖｃｍｄ２を算出する。
【0124】
電流偏差を用いた電圧制御値Ｖｃｍｄ２の具体的な算出方法は、図１０のステップＳ２４５と同様である。ただし、今回の電流偏差は、区間Ｂ３制御の終了時点における電流センサ値Ｉｒから今回の制御周期における電流センサ値Ｉｒを減算した値である。また、前回の電流偏差は、区間Ｂ３制御の終了時点における電流センサ値Ｉｒから前回の制御周期における電流センサ値Ｉｒを減算した値である。
【0125】
続いてステップＳ６５０では、電圧指令値Ｖｘを決定する。具体的には、ステップＳ６４０で算出された電圧Ｖｃｍｄ１からステップＳ６４５で算出された電圧制御値Ｖｃｍｄ２を減算した結果を、電圧指令値Ｖｘに代入する。Ｖｃｍｄ１にＶｃｍｄ２を加算するのでなく減算するのは、セルスタック３１のＩＶ特性によれば電流が増加すると電圧が下がるためである。
【0126】
続いてステップＳ６５５では、図１０のステップＳ２５５と同様の手法で、電圧指令値Ｖｘの上下限処理および丸めを行う。続いてステップＳ６６０では、現在の電圧指令値Ｖｘの値を、パワーコンディショナ５０のパワー制御部５３に出力する。その後、区間Ｂ１制御の今回の制御周期を終了し、図８のステップＳ１５５に進む。
【0127】
ここで、定常制御において協調制御Ｂ４２を行うことの効果について、図２０の事例を用いて説明する。図２０は、横軸が時間、縦軸が電流値を示している。この事例では、時点Ｔ１１を境に電流指令値Ｉｃｍｄの値が増加している。
【0128】
時点Ｔ１１以前は、電流指令値Ｉｃｍｄと電流センサ値Ｉｒの差がＩ１未満と許容範囲内にあるので、システム制御部６０は、タイマ値Ｔが安定時間Ｔ１を
協調制御Ｂ４２において図１９のステップＳ７４０を実行した場合は、ステップＳ７４５でなくステップＳ７５０に進む。したがって、指示電流値Ｉｘｓは電流指令値Ｉｃｍｄが現状の値に変化した過去時点の図１８のステップＳ６１５で設定された値（すなわち、現状の電流指令値Ｉｃｍｄ）になる。
協調制御Ｂ４２において図１９のステップＳ７４０を実行した場合は、ステップＳ７４５でなくステップＳ７５０に進む。したがって、指示電流値Ｉｘｓは電流指令値Ｉｃｍｄが現状の値に変化した過去時点の図１８のステップＳ６１５で設定された値（すなわち、現状の電流指令値Ｉｃｍｄ）になる。
【0129】
そして、時点Ｔ１１において何らかの要因により電流指令値Ｉｃｍｄが上昇すると、図１８のステップＳ６１５で、指示電流値Ｉｘｓに上昇後の電流指令値Ｉｃｍｄが代入される。その結果、Ｉ１≦｜Ｉｘｓ－Ｉｒ｜≦Ｉ２となっても、協調制御Ｂ４２においてステップＳ７２０でタイマ値Ｔが安定時間Ｔ１未満となる期間は、処理がステップＳ７２０、Ｓ７３０、Ｓ７３５と進むので、指示電流値Ｉｘｓが電流指令値Ｉｃｍｄのままとなる。
【0130】
このように電流指令値Ｉｃｍｄの上昇に合わせて指示電流値Ｉｘｓが上昇する。それにより、時点Ｔ１１以降においては、ステップＳ６４５のＰＩ制御演算Ｂ４１およびＳ６５０の演算により、セルスタック３１の出力電流が指示電流値Ｉｘｓに追従するように電圧指令値Ｖｘが変動する。その結果、パワーコンディショナ５０の制御により、電流センサ値Ｉｒが上昇する。ただし、電圧指令値Ｖｘが電圧幅Ｚｖ刻みでしか変化できないことにより、上述の通り、電流センサ値Ｉｒも電流幅Ｚｉの刻みに検出誤差当を加えた値でしか変化できない。
【0131】
図２０の事例では、電流センサ値Ｉｒが指示電流値Ｉｘｓを超えて増大することにより、指示電流値Ｉｘｓと電流センサ値Ｉｒの差の絶対値が値Ｉ１より小さくなった後、再度値Ｉ１より大きくなる。
【0132】
そして、時点Ｔ１１以降で、Ｉ１≦｜Ｉｘｓ－Ｉｒ｜≦Ｉ２となっていた期間であるタイマ値Ｔが安定時間Ｔ１を超えるまでは、ステップＳ７３０からステップＳ７３５に進んで指示電流値Ｉｘｓは変化しない。このように、タイマ値Ｔが安定時間Ｔ１を超えるまで、指示電流値Ｉｘｓを変化させるのを待つのは、電流センサ値Ｉｒの変動を緩和させて安定化させるためである。
【0133】
その後、時点Ｔ１２において、タイマ値Ｔが安定時間Ｔ１を超えることにより、協調制御Ｂ４２で処理がステップＳ７３０からステップＳ７４５、Ｓ７４８に進み、指示電流値Ｉｘｓに電流センサ値Ｉｒが代入される。すなわち、電流偏差が小さくなるよう、指示電流値Ｉｘｓを電流センサ値Ｉｒに近づける調整を行う。このような協調制御Ｂ４２により、電流偏差が小さくなり、セルスタック３１の劣化、損傷、効率低下の可能性が低減される。このときの、指示電流値Ｉｘｓの変動量は、電流センサ値Ｉｒの緩和された変動量よりも、大きい。なお、ある時刻の変動量は、例えば、その時刻を中央とするタイマ時間Ｔの範囲における、最大値と最小値の差の絶対値であってもよい。
【0134】
このような協調制御Ｂ４２を行わない場合について、図２１のグラフを用いて説明する。図２１は、比較例としての、協調制御Ｂ４２を行わない場合の、電流センサ値Ｉｒおよびセルスタックの出力する電圧を示す電圧センサ値Ｖｒの時間経過に伴う変化を示す。協調制御Ｂ４２を行わない場合、電流センサ値Ｉｒと指示電流値Ｉｘｓとの差が比較的大きいため、ＰＩ制御演算Ｂ４１において、電圧指令値Ｖｘが一定にならず、図２１に示すように増加、減少を繰り返してしまう可能性が比較的高い。
【0135】
これに対し、協調制御Ｂ４２を行うと、図２２に示すように、指示電流値Ｉｘｓが当初の電流指令値Ｉｃｍｄに一致する値から、電流センサ値Ｉｒに近づくように変更される。これにより、指示電流値Ｉｘｓと実電流（すなわち、セルスタック３１から出力される実際の電流）との最大誤差Ｘ１は許容範囲Ｙ１内となる。
【0136】
次に、図２３、図２４、図２５に、区間Ｂ１制御、区間Ｂ２制御、区間Ｂ３制御、定常制御における電流センサ値Ｉｒと指示電流値Ｉｘｓの時間経過に伴う変化と、これら２つの電流値の差（すなわち電流誤差）の変化を示す。各図に示す通り、区間Ｂ１制御、区間Ｂ２制御、および定常性における電流誤差は、Ｉ１未満の目標範囲内に収まっている。
【0137】
このようになるのは、区間Ｂ１制御においては、ステップＳ３１５で電流偏差が小さくなるよう指示電流値Ｉｘｓに電流センサ値Ｉｒを代入するからである。また区間Ｂ２制御においては、図１４のステップ４２０で電流偏差が小さくなるよう指示電流値Ｉｘｓに電流センサ値Ｉｒを代入するからである。また区間Ｂ３制御においては、図１６の処理において、電流指令値Ｉｃｍｄが更新されない限り、指示電流値Ｉｘｓが区間Ｂ２制御の最後の制御周期における指示電流値Ｉｘｓに維持されるからである。
【0138】
（１）以上説明した通り、燃料供給装置４０は、指示電流値Ｉｘｓに相当する電流で燃料電池３０から直流が出力されるよう、燃料電池３０に供給する燃料ガスの量を調整する。また燃料供給装置４０は、パワーコンディショナ５０における電圧指令値Ｖｘの電圧分解能に起因して電流値が取り得る刻み幅である電流幅Ｚｉよりも細かい刻みで、指示電流値Ｉｘｓが設定可能である。そして、システム制御部６０は、電流センサ値Ｉｒを取得し、指示電流値Ｉｘｓが電流センサ値Ｉｒに近づくよう、指示電流値Ｉｘｓを設定する協調制御を行う。
【0139】
このように、電圧指令値Ｖｘの電圧分解能が比較的粗い状況において、システム制御部６０は、電流幅Ｚｉよりも細かい刻みで、指示電流値Ｉｘｓを設定可能とする。そして、指示電流値Ｉｘｓが電流センサ値Ｉｒに近づくよう指示電流値が設定される。
【0140】
このように、指示電流値Ｉｘｓを細かく制御して電流センサ値Ｉｒに追従させることで、燃料電池３０の実際の出力電流値と、システム制御部６０が指示する指示電流値Ｉｘｓとの乖離が抑制される。ひいては、燃料電池３０の損傷、劣化、効率低下の可能性が低減される。
【0141】
（２）また、システム制御部６０は、電流センサ値Ｉｒに近づける以外の目的（例えば、微調整、能力調整）で指示電流値Ｉｘｓを変化させた場合、その変化に起因する電流センサ値Ｉｒの変動が緩和されるよう、協調制御を行わずに待機する。そして待機した後、協調制御において、指示電流値Ｉｘｓが電流センサ値Ｉｒに近づくよう指示電流値Ｉｘｓを設定する。
これにより、電流センサ値Ｉｒに近づける以外の目的で指示電流値Ｉｘｓが変化した場合、それに起因する電流センサ値Ｉｒの変動が安定した後で、協調制御が行われる。したがって、より安定的に、燃料電池３０の実際の出力電流値と、システム制御部６０が出力する指示電流値Ｉｘｓとの乖離を抑制できる。
これにより、電流センサ値Ｉｒに近づける以外の目的で指示電流値Ｉｘｓが変化した場合、それに起因する電流センサ値Ｉｒの変動が安定した後で、協調制御が行われる。したがって、より安定的に、燃料電池３０の実際の出力電流値と、システム制御部６０が出力する指示電流値Ｉｘｓとの乖離を抑制できる。
【0142】
（３）また、システム制御部６０は、燃料電池３０を定常発電させるための定常制御において、協調制御Ｂ４２を行う。このようにすることで、定常運転時における燃料電池３０の実際の出力電流値と指示電流値Ｉｘｓとの乖離を抑制することができる。したがって、定常運転に起因する燃料電池３０の損傷、劣化、効率低下の可能性が低減される。
【0143】
（４）また、システム制御部６０は、区間Ｂ１制御および区間Ｂ２制御において、協調制御を行う。このようにすることで、区間Ｂ１制御時、区間Ｂ２制御時における燃料電池３０の実際の出力電流値と指示電流値Ｉｘｓとの乖離を抑制することができる。したがって、区間Ｂ１制御時および区間Ｂ２制御に起因するセルスタック３１の損傷、劣化、効率低下の可能性が低減される。なお、本実施形態とは異なる他の例として、区間Ｂ１制御時および区間Ｂ２制御のうち、前者のみまたは後者のみにおいて、協調制御が行われてもよい。
【0144】
（５）また、システム制御部６０は、区間Ｂ２制御においては、電圧指令値Ｖｘを、区間Ｂ１制御の終了時の値に維持する。このようにすることで、区間Ｂ１制御から区間Ｂ２制御へ、シームレスに制御を移行することができる。
【0145】
（６）また、システム制御部６０は、区間Ｂ２制御の後、燃料電池３０の温度を定常発電のための温度まで上昇させる区間Ｂ３制御を行う。そしてシステム制御部６０は、区間Ｂ３制御において、指示電流値Ｉｘｓを電流センサ値Ｉｒより大きい値に設定する。このようにすることで、セルスタック３１の劣化をより効果的に防止できる。
【0146】
（７）また、システム制御部６０は、区間Ｂ３制御における電圧指令値Ｖｘを、区間Ｂ２制御の終了時の電圧指令値Ｖｘの値（すなわち、Ｖｃｍｄ１に代入された値）、および電圧制御値Ｉｃｍｄ２に基づいて算出する。そして、電圧制御値Ｉｃｍｄ２は、区間Ｂ３制御における電流指令値Ｉｘｓと電流センサ値Ｉｒとの差分に基づく値である。このようにすることで、区間Ｂ２制御から区間Ｂ３制御へ、シームレスに制御を移行することができる。
【0147】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態について、図２６を用いて説明する。本実施形態の発電システム１００のハードウェア構成は、第１実施形態と同じである。また、本実施形態における発電システム１００の作動は、システム制御部６０の区間Ｂ２制御、区間Ｂ３制御およびこれら制御に起因する作動が、第１実施形態とは異なり、他は第１実施形態と同じである。
次に、第２実施形態について、図２６を用いて説明する。本実施形態の発電システム１００のハードウェア構成は、第１実施形態と同じである。また、本実施形態における発電システム１００の作動は、システム制御部６０の区間Ｂ２制御、区間Ｂ３制御およびこれら制御に起因する作動が、第１実施形態とは異なり、他は第１実施形態と同じである。
【0148】
具体的には、本実施形態の区間Ｂ２制御の終了を判定するために図８のステップＳ１３５で用いられる第２目標電流値は、第１実施形態よりも高い値となっている。本実施形態の第２目標電流値は、セルスタック３１の出力可能な最大電流となっている。これにより、区間Ｂ２において、動作点Ｓ２から動作点Ｓ３を経て動作点Ｓ３ｂまで、セルスタック３１の出力電圧が維持されながら動作点が移動する。
【0149】
そしてシステム制御部６０は、区間Ｂ３制御においては、動作点Ｓ３ａから区間Ｂ３ａに沿って動作点Ｓ３ｂまで動作点が移動するよう定電流制御を行い、更に、動作点Ｓ３ｂから区間Ｂ３ｂに沿って動作点Ｓ４まで動作点が移動するよう、電流制御、または定電力制御を行う。区間Ｂ３ａと区間Ｂ３ｂが、区間Ｂ３を構成する。これによって、第１実施形態に比べ、動作点Ｓ１の発電開始から動作点Ｓ４の定常発電に至る時間が短縮される。なお、本実施形態において第１実施形態と同様の構成および同様作動からは、同様の効果が得られる。
【0150】
（第３実施形態）
次に、第３実施形態について、図２７を用いて説明する。本実施形態の発電システム１００のハードウェア構成は、第１実施形態と同じである。また、本実施形態における発電システム１００の作動は、システム制御部６０の区間Ｂ３制御が廃され、区間Ｂ２制御の内容が変更されており、他は第１実施形態と同じである。具体的には、本実施形態の区間Ｂ２制御においては、システム制御部６０は、ステップ状に動作点Ｓ２から定常発電の動作点Ｓ４まで定電圧制御と定電流制御を繰り返し交互に切り替えることで、動作点をステップ状に移動させる。これによって、第１実施形態に比べ、発電開始から定常発電までの時間は少し長くなるが、それでも従来に対して時間短縮効果が得られる。
次に、第３実施形態について、図２７を用いて説明する。本実施形態の発電システム１００のハードウェア構成は、第１実施形態と同じである。また、本実施形態における発電システム１００の作動は、システム制御部６０の区間Ｂ３制御が廃され、区間Ｂ２制御の内容が変更されており、他は第１実施形態と同じである。具体的には、本実施形態の区間Ｂ２制御においては、システム制御部６０は、ステップ状に動作点Ｓ２から定常発電の動作点Ｓ４まで定電圧制御と定電流制御を繰り返し交互に切り替えることで、動作点をステップ状に移動させる。これによって、第１実施形態に比べ、発電開始から定常発電までの時間は少し長くなるが、それでも従来に対して時間短縮効果が得られる。
【0151】
（第４実施形態）
次に、第４実施形態について説明する。本実施形態の発電システム１００のハードウェア構成は、第１実施形態と同じである。本実施形態は、第１実施形態に対して、定常制御中の協調制御Ｂ４２の処理内容が異なっている。それ以外は第１実施形態と同じである。
次に、第４実施形態について説明する。本実施形態の発電システム１００のハードウェア構成は、第１実施形態と同じである。本実施形態は、第１実施形態に対して、定常制御中の協調制御Ｂ４２の処理内容が異なっている。それ以外は第１実施形態と同じである。
【0152】
本実施形態のシステム制御部６０は、協調制御Ｂ４２において、図１９の処理に変えて、図２８の処理を実行する。図２８の処理中、ステップＳ７２０、Ｓ７２５、Ｓ７３０、Ｓ７３５、Ｓ７４０、Ｓ７４５、Ｓ７４８、Ｓ７５０の処理内容は、図１９の同じステップ番号の処理と同じである。ただし、ステップＳ７３０でタイマ値Ｔが安定時間Ｔ１を超えたと判定した場合は、ステップＳ７３６に進む。
【0153】
ステップＳ７３６では、ステップＳ７３０でタイマ値Ｔが安定時間Ｔ１以下の状態から安定時間Ｔ１を超えるように変化したのは、定常制御の最初の制御周期を始めてから１回目であるかを判定する。１回目であればステップＳ７４０に進み、２回目以降であればステップＳ７３８に進む。
【0154】
ステップＳ７３８では、指示電流値Ｉｘｓと電流センサ値Ｉｒとの差の絶対値が所定の正の値Ｉ３以上であるという条件を判定する。ここで、値Ｉ３は、値Ｉ１よりも小さい値である。条件が満たされればステップＳ７４５に進み、満たされなければステップＳ７３９に進む。ステップＳ７３９では、ステップＳ７５０と同様に、Ｐ項計数ｋｐおよびＩ項計数ｋｉをゼロにセットする。ステップＳ７３９の後、今回の協調制御Ｂ４２を終了する。
【0155】
これにより、システム制御部６０は、図２９に示すグラフの時点Ｔ２２で、第１実施形態の時点Ｔ１２と同様に、ステップＳ７４０からステップＳ７４５、Ｓ７４８に進み、タイマ値Ｔをゼロに初期化する。そして電流偏差を低減するため、電流センサ値Ｉｒを指示電流値Ｉｘｓに代入する。これは、ステップＳ７３０からステップＳ７３６に進んだときに、１回目であると判定してステップＳ７４０に進むからである。
【0156】
そしてその後、時点Ｔ２３において、ステップＳ７３０で再びタイマ値Ｔが安定時間Ｔ１を超えたと判定すると、ステップＳ７３６に進んだときに、１回目でないと判定し、ステップＳ７３８に進む。そして、ステップＳ７３８で、指示電流値Ｉｘｓと電流センサ値Ｉｒとの差の絶対値が所定の正の値Ｉ３以上であると判定し、ステップＳ７４５、Ｓ７４８に進む。そしてステップＳ７４８で、電流偏差を低減するため、電流センサ値Ｉｒを指示電流値Ｉｘｓに代入する。ステップＳ７３８では、値Ｉ３が値Ｉ２よりも小さいため、値Ｉ２よりも小さい電流偏差であっても、それを低減するための処理（すなわちステップＳ７４８の処理）が実行される。
【0157】
以上のような処理により、電流センサ値Ｉｒと指示電流値Ｉｘｓのずれをより低減することができる。例えば、図３０、図３１に示すように、定常制御において、協調制御なしの場合（すなわち比較例）よりも第１実施形態の場合の方がより最大電流誤差が小さく、更に、第１実施形態の場合よりも本実施形態の場合の方が、より最大電流誤差が小さい。ここで、最大電流誤差とは、所定の期間のセルスタック３１の所定の発電電力での定常制御において最も大きかった電流誤差である。
【0158】
なお、図３０においては、横軸がセルスタック３１の発電電力を示し、縦軸が最大電流誤差を示す。協調制御なし（すなわち比較例）の場合の値は、三角形で示され、第１実施形態の場合の値は、×印で示され、本実施形態の場合は丸印で示されている。また、図３１においては、縦軸は最大電流誤差を示している。また、電流偏差を低減する処理を複数段階で行うことで、指示電流値Ｉｘｓの急峻な変化を抑えることができる。
【0159】
（第５実施形態）
次に、第５実施形態について説明する。本実施形態の発電システム１００のハードウェア構成は、第１実施形態と同じである。ただし、本実施形態においては、燃料供給装置４０は、指示電流値Ｉｘｓとして所定の電流幅Ｚｉ２の刻みで受け付けるようになっている。
次に、第５実施形態について説明する。本実施形態の発電システム１００のハードウェア構成は、第１実施形態と同じである。ただし、本実施形態においては、燃料供給装置４０は、指示電流値Ｉｘｓとして所定の電流幅Ｚｉ２の刻みで受け付けるようになっている。
【0160】
すなわち、燃料供給装置４０は、入力された指示電流値Ｉｘｓを０、Ｚｉ２、２×ｉ２、３×ｉ２、…という風に、整数×ｉ２の値のいずれかとしてのみ認識する。その意味で、燃料供給装置４０が受け付ける指示電流値Ｉｘｓの電圧分解能はＺｉ２となる。なお、第１実施形態において燃料供給装置４０が受け付ける指示電流値Ｉｘｓの電流分解能は、Ｚｉ２よりも十分細かい。
【0161】
この場合は、第１実施形態のように指示電流値Ｉｘｓを細かく変更することができないので、第１実施形態のような制御では、指示電流値Ｉｘｓによる協調制御の効果が低くできない場合がある。例えば、本実施形態では、図３２のようなＸ軸、Ｙ軸がそれぞれ電流値、電圧値を示すグラフに示すように、電圧指令値Ｖｘとしては電圧幅Ｚｖの刻みでＣＶｊ－１、ＣＶｊ、ＣＶｊ＋１、ＣＶｊ＋２、…しか設定できない。また、指示電流値Ｉｘｓとしては電流幅Ｚｉ２の刻みでＣＩｊ－１、ＣＩｊ、ＣＩｊ＋１、…しか設定できない。
【0162】
これに対し、定常制御（例えば一定温度）中におけるセルスタック３１のＩＶ特性が、図３２の実線Ｌ１のようになっている。この実線Ｌ１に示すＩＶ特性の情報はあらかじめ実験等によって定められてＩＶ特性テーブルとしてシステム制御部６０の不揮発性記憶媒体に記録されている。
【0163】
この場合、電圧指令値ＶｘがＣＶｊに設定されたとすると、セルスタック３１の動作点は、実線Ｌ１と電圧がＣＶｊとなる破線の交点となる。これら交点は、後述する予想電流ＩＰｊの候補である。この動作点に対応する電流値は、ＣＩｊ－１、ＣＩｊの間の値であると共に、ＣＩｊ－１からのずれとして許容される電流値の許容範囲ＩＡｊ－１にも、ＣＩｊからのずれとして許容される電流値の許容範囲ＩＡｊにも、入っていない。このような場合、指示電流値ＩｘｓをＣＩｊ－１にしてもＣＩｊにしても、セルスタック３１の損傷、劣化、効率低下の恐れが高くなる。なお、許容範囲ＩＡｊ＋１は、ＣＩｊ＋１からのずれとして許容される電流値の許容範囲である。ＩＡｊ－１、ＩＡｊ、ＩＡｊ＋１は、それぞれ、ＣＩｊ－１、ＣＩｊ、ＣＩｊ＋１を中心とする±ΔＩの幅を有する。ここで、ΔＩは、あらかじめ定められた値であり、電流幅Ｚｉ２の１／２よりも小さい。
【0164】
そこで、本実施形態では、システム制御部６０は、セルスタック３１の動作点が許容範囲に入るように、電圧指令値Ｖｘ、指示電流値Ｉｘｓを調整する。具体的には、システム制御部６０は、定常制御において、図１８の処理に代えて、図３３の処理を実行する。
【0165】
システム制御部６０は、図３３の制御において、まずステップＳ８１０で、セルスタック３１の定常制御におけるＩＶ特性式を算出する。具体的には、現在の電流センサ値Ｉｒおよび電圧センサ７２によって検出された電圧（すなわち電圧センサ値Ｖｒ）に基づいて、ＩＶ特性式の傾きＫを算出する。算出される傾きＫは、電流値が単位量増加したときの電圧の降下量を示す値であり、
Ｋ＝（Ｖ１－Ｖｒ）／Ｉｒ
という式により算出する。ここで、Ｖ１は、セルスタック３１の出力電流値がゼロである場合のセルスタック３１の出力電圧である。この値は、温度センサ７３によって検出されたセルスタック３１の温度を温度－電圧対応テーブルに適用することで算出されてもよい。温度－電圧対応テーブルは、セルスタック３１の温度と、その温度のセルスタック３１の出力電流値がゼロのときのセルスタック３１の出力電圧との、対応関係を示すデータであり、あらかじめシステム制御部６０の不揮発性記憶媒体に記録されている。
Ｋ＝（Ｖ１－Ｖｒ）／Ｉｒ
という式により算出する。ここで、Ｖ１は、セルスタック３１の出力電流値がゼロである場合のセルスタック３１の出力電圧である。この値は、温度センサ７３によって検出されたセルスタック３１の温度を温度－電圧対応テーブルに適用することで算出されてもよい。温度－電圧対応テーブルは、セルスタック３１の温度と、その温度のセルスタック３１の出力電流値がゼロのときのセルスタック３１の出力電圧との、対応関係を示すデータであり、あらかじめシステム制御部６０の不揮発性記憶媒体に記録されている。
【0166】
あるいは、Ｖ１の値は、セルスタック３１の出力電流値がゼロのときのセルスタック３１の出力電圧としてあらかじめシステム制御部６０の不揮発性記憶媒体に記録されたものが用いられてもよい。
【0167】
続いてステップＳ８２０では、Ｖ１以下かつＶｍｉｎ以上で電圧指令値Ｖｘが取り得る値ＣＶｋ（ただしｋは自然数）の各々について、予想電流ＩＰｋを算出する。ここで、Ｖｍｉｎは、セルスタック３１の最低出力電圧であり、あらかじめ記憶媒体に記録されている。予想電流ＩＰｋは、ＩＶ特性を示す実線Ｌ１上における、電流がＣＶｋである動作点の電流値である。
【0168】
予想電流ＩＰｋは、具体的には、
ＩＰｋ＝（Ｖ１－ＣＶｋ）／Ｋ
という式で算出される。例えば、図３２のグラフの範囲内では、ＣＶｊ－１に対して予想電流ＩＰｊ－１が、ＣＶｊに対して予想電流ＩＰｊが、ＣＶｊ＋１に対して予想電流ＩＰｊ＋１が、ＣＶｊ＋２に対して予想電流ＩＰｊ＋２が、それぞれ算出される。
ＩＰｋ＝（Ｖ１－ＣＶｋ）／Ｋ
という式で算出される。例えば、図３２のグラフの範囲内では、ＣＶｊ－１に対して予想電流ＩＰｊ－１が、ＣＶｊに対して予想電流ＩＰｊが、ＣＶｊ＋１に対して予想電流ＩＰｊ＋１が、ＣＶｊ＋２に対して予想電流ＩＰｊ＋２が、それぞれ算出される。
【0169】
続いてステップＳ８３０では、最大電流であるＩＭ以下かつ０以上で指示電流値Ｉｘｓが取り得る値ＣＩｍ（ただしｍは自然数）のうち、その許容範囲ＩＡｍ内に予想電流ＩＰｋのいずれかが入るＣＩｍを候補として特定する。
【0170】
例えば、図３２のグラフの範囲内では、ＣＩｊ－１、ＣＩｊ、ＣＩｊ＋１のうち、ＣＩｊ＋１の許容範囲ＩＡｊ＋１内に予想電流ＩＰｊ＋２のみが入り、ＣＩｊ－１、ＣＩｊの許容範囲ＩＡｊ－１、ＩＡｊ内には、どれも入らない。したがって、ＣＩｊ－１、ＣＩｊ、ＣＩｊ＋１のうち、ＣＩｊ＋１が候補として特定される。
【0171】
続いてステップＳ８４０では、ステップＳ８３０で候補として特定したＣＩｍのうちから、電流センサ値Ｉｒに最も近いものを選び、選んだＣＩｍを指示電流値Ｉｘｓに代入する。例えば、図３２の事例では、ＣＩｊ＋１が選ばれて指示電流値Ｉｘｓに代入される。
【0172】
続いてステップＳ８５０では、ステップＳ８４０で選んで指示電流値Ｉｘｓに代入したＣＩｍの許容範囲ＩＡｍ内に入るとステップＳ８３０で判定された予想電流ＩＰｋを特定し、特定した予想電流ＩＰｋに対応するＣＶｋを抽出する。そして、抽出したＣＶｋを電圧指令値Ｖｘに代入する。
【0173】
図３２の事例では、ＣＩｊ＋１の許容範囲ＩＡｊ＋１に入る予想電流ＩＰｊ＋２を特定し、特定した予想電流ＩＰｊ＋２に対応する電流、すなわち、ＩＶ特性を示す実線Ｌ１上の予想電流ＩＰｊ＋２に対応する動作点の電圧ＣＶｊ＋２を抽出する。そして、抽出したＣＶｊ＋２を電圧指令値Ｖｘに代入する。ステップＳ８５０の後、処理はステップＳ８１０に戻る。
【0174】
このような処理により、システム制御部６０は、ステップＳ８４０で決定した指示電流値Ｉｘｓを燃料供給装置４０に出力し、ステップＳ８５０で決定した電圧指令値Ｖｘをパワー制御部５３に出力する。
【0175】
このようにすることで、指示電流値Ｉｘｓに対して許容範囲内に入る電流値をセルスタック３１の出力電流が実現するよう、電圧指令値Ｖｘが選ばれることになる。したがって、電圧指令値Ｖｘに応じた電流センサ値Ｉｒと、指示電流値Ｉｘｓとの差の絶対値が、すなわち、電流誤差が、低減される。ひいては、定常制御において、セルスタック３１の損傷、劣化、効率低下の可能性が低減される。
【0176】
なお、電流誤差を低減することを主目的として上述のように指示電流値Ｉｘｓ、電圧指令値Ｖｘが調整されると、その結果、セルスタック３１の発電電力が狙いの値からずれる（例えば狙いの値よりも低下する）場合がある。しかし、本実施形態では、第１実施形態と同様、発電システム１００の発電電力は機器２０のベース電力とされ、機器２０の電力変動は系統商用電源１０より供給される。したがって、このようなずれは、系統商用電源１０の供給電力の変動で補うことができるので、電力供給不足が発生する可能性は低い。
【0177】
（１）以上の通り、電圧指令値Ｖｘとして設定可能な離散的な電圧（例えばＣＶｊ－１、ＣＶｊ、ＣＶｊ＋１、ＣＶｊ＋２）と指示電流値Ｉｘｓとして設定可能な離散的な電流値（例えば、ＣＩｊ－１、ＣＩｊ、ＣＩｊ＋１）との複数の組み合わせが用いられる。
【0178】
すなわち、システム制御部６０は、燃料電池３０の出力電流と出力電圧の対応関係であるＩＶ特性に対して所定の近傍の許容範囲（例えば、ＩＡｊ－１、ＩＡｊ、ＩＡｊ＋１）内にある１つの組み合わせを選択する。そして、選択した組み合わせにおける電流値（例えばＣＩｊ＋１）を指示電流値Ｉｘｓとして燃料供給装置４０に出力し、選択した組み合わせにおける電圧（例えばＣＶｊ＋２）を電圧指令値Ｖｘとしてパワーコンディショナ５０に出力する。
【0179】
本実施形態のように、パワーコンディショナ５０における電圧指令値Ｖｘの電圧分解能に起因する燃料電池３０の出力電流の電流分解能が比較的粗く、かつ、燃料供給装置４０への指示電流値の電流分解能も同程度に粗い場合もある。この場合は、電圧指令値Ｖｘとして設定可能な離散的な電圧と指示電流値Ｉｘｓとして設定可能な離散的な電流値の複数の組み合わせのうち、ＩＶ特性に対して所定の近傍の許容範囲にある組み合わせを採用して実現される。こにより、燃料電池３０の実際の出力電流値と指示電流値Ｉｘｓとの乖離を抑制することができる。したがって、燃料電池３０の損傷、劣化、効率低下の可能性が低減される。
【0180】
なお本実施形態では、まず電圧指令値Ｖｘとして設定できる離散的な値にそれぞれＩＶ特性において対応する電流値として予想電流ＩＰｋを特定し、その予想電流に対して所定の近傍の許容範囲にある電流値を離散的な電流値から選択して指示電流値Ｉｘｓとする。しかし、他の例が採用されてもよい。例えば、指示電流値Ｉｘｓとして設定できる離散的な値にそれぞれＩＶ特性において対応する予想電圧を特定し、その予想電圧に対して所定の近傍の許容範囲にある電圧を離散的な電圧から選択してもよい。
【0181】
（第６実施形態）
次に第６実施形態について説明する。本実施形態の発電システム１００は、図３４に示すような構成となっている。具体的には、第１実施形態の発電システム１００に対して、プリコンバータ９０を有している。
次に第６実施形態について説明する。本実施形態の発電システム１００は、図３４に示すような構成となっている。具体的には、第１実施形態の発電システム１００に対して、プリコンバータ９０を有している。
【0182】
プリコンバータ９０は、セルスタック３１の出力する直流を昇圧してパワーコンディショナ５０のコンバータ５１に直流として入力する電流制御型の昇圧回路である。具体的には、昇圧のためのデューティ比ＶＤがシステム制御部６０からプリコンバータ９０に入力され、プリコンバータ９０は入力されたデューティ比ＶＤでＰＷＭ制御することで、昇圧比を制御することができる。
【0183】
これに対応して、パワー制御部５３は、入力された電圧指令値Ｖｘに基づき、プリコンバータ９０からコンバータ５１に電圧指令値Ｖｘが示す電圧の直流が出力されるよう、コンバータ５１の昇圧比等を制御する。
【0184】
また、本実施形態のシステム制御部６０は、図１８に示す定常制御のステップＳ６３７の協調制御において、図１９の処理に代えて、図３５に示す処理を実行する。図３３の処理では、まずステップＳ９２０で、指示電流値Ｉｘｓと電流センサ値Ｉｒとの差の絶対値が所定の正の値Ｉ２以下であるという条件を判定する。条件が満たされればステップＳ９３０に進み、満たされなければステップＳ９２５に進む。ステップＳ９２５では、タイマ値Ｔをゼロに初期化し、今回の協調制御を終了する。
【0185】
ステップＳ９３０では、タイマ値Ｔが安定時間Ｔ１を超えたか否かを判定し、超えていればステップＳ９４０に進み、超えていなければステップＳ９３５に進む。ステップＳ９３５では、タイマ値Ｔのカウントアップを行い、今回の協調制御を終了する。
【0186】
ステップＳ９４０では、指示電流値Ｉｘｓと電流センサ値Ｉｒとの差の絶対値が所定の正の値Ｉ１以上であるという条件を判定する。条件が満たされればステップＳ９４５に進み、満たされなければ協調制御を終了する。
【0187】
ステップＳ９４５では、電圧変換制御を行う。具体的には、図３６に示すように、まず、システム制御部６０は、指示電流値Ｉｘｓと電流センサ値Ｉｒとの差に基づいたＰＩ制御演算Ｂ９１を行う。これにより、電流センサ値Ｉｒが指示電流値Ｉｘｓに追従して変化するよう、セルスタック３１の出力電圧が取るべき電圧Ｖｔ０が算出される。
【0188】
更にシステム制御部６０は、電圧センサ値Ｖｒと算出された電圧Ｖｔ０との差に基づいたＰＩ制御演算Ｂ９２を行うことで、電圧センサ値Ｖｒが電圧Ｖｔ０に追従するよう、セルスタック３１の出力電圧の目標である電圧Ｖｔ１を算出する。そしてシステム制御部６０は、電圧Ｖｔ１と電圧指令値Ｖｘの差を電圧指令値Ｖｘで除算した結果を、デューティ比ＶＤとしてプリコンバータ９０に出力する。
【0189】
そしてプリコンバータ９０は、入力されたデューティ比ＶＤに従って入力電流制御を行うことで、Ｖｘ／Ｖｔ１の昇圧比を実現する。このように、指示電流値Ｉｘｓと電流センサ値Ｉｒの差が低減されるように設定された昇圧比でプリコンバータ９０が作動することにより、燃料電池３０の実際の出力電流値と指示電流値Ｉｘｓとの乖離が抑制される。
【0190】
（１）以上の通りシステム制御部６０は、燃料電池３０から指示電流値Ｉｘｓに追従する電流値で出力される直流をプリコンバータ９０が電圧指令値Ｖｘに相当する電圧の直流に昇圧してパワーコンディショナ５０に出力するよう、プリコンバータ９０を制御する。
【0191】
このようにすることで、燃料電池３０から出力される直流が指示電流値Ｉｘｓに追従するように設定された昇圧比でプリコンバータ９０が作動する。これにより、燃料電池３０の実際の出力電流値と指示電流値Ｉｘｓの乖離を抑制することができる。したがって、燃料電池３０の損傷、劣化、効率低下の可能性が低減される。
【0192】
なお、他の例として、システム制御部６０は、定常制御におけるセルスタック３１の出力電流と出力電圧の対応関係であるＩＶ特性において指示電流値Ｉｘｓに対応する電圧として電圧Ｖｔ１を算出し、この電圧Ｖｔ１と電圧指令値Ｖｘの差を電圧指令値Ｖｘで除算した結果を、デューティ比ＶＤとしてプリコンバータ９０に出力してもよい。また、システム制御部６０は、デューティ比ＶＤを出力する方法以外でも、Ｖｘ／Ｖｔ１の昇圧比を実現するよう、プリコンバータ９０を制御してもよい。
【0193】
（他の実施形態）
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、適宜変更が可能である。また、上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではない。また、上記各実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない。また、上記実施形態において、センサから車両の外部環境情報（例えば車外の湿度）を取得することが記載されている場合、そのセンサを廃し、車両の外部のサーバまたはクラウドからその外部環境情報を受信することも可能である。あるいは、そのセンサを廃し、車両の外部のサーバまたはクラウドからその外部環境情報に関連する関連情報を取得し、取得した関連情報からその外部環境情報を推定することも可能である。特に、ある量について複数個の値が例示されている場合、特に別記した場合および原理的に明らかに不可能な場合を除き、それら複数個の値の間の値を採用することも可能である。また、上記各実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されるものではない。また、本発明は、上記各実施形態に対する以下のような変形例および均等範囲の変形例も許容される。なお、以下の変形例は、それぞれ独立に、上記実施形態に適用および不適用を選択できる。すなわち、以下の変形例のうち任意の組み合わせを、上記実施形態に適用することができる。
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、適宜変更が可能である。また、上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではない。また、上記各実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない。また、上記実施形態において、センサから車両の外部環境情報（例えば車外の湿度）を取得することが記載されている場合、そのセンサを廃し、車両の外部のサーバまたはクラウドからその外部環境情報を受信することも可能である。あるいは、そのセンサを廃し、車両の外部のサーバまたはクラウドからその外部環境情報に関連する関連情報を取得し、取得した関連情報からその外部環境情報を推定することも可能である。特に、ある量について複数個の値が例示されている場合、特に別記した場合および原理的に明らかに不可能な場合を除き、それら複数個の値の間の値を採用することも可能である。また、上記各実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されるものではない。また、本発明は、上記各実施形態に対する以下のような変形例および均等範囲の変形例も許容される。なお、以下の変形例は、それぞれ独立に、上記実施形態に適用および不適用を選択できる。すなわち、以下の変形例のうち任意の組み合わせを、上記実施形態に適用することができる。
【0194】
また、本開示に記載のシステム制御部６０及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ以上の専用ハードウェア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、システム制御部６０及びその手法は、一つないしは複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリと一つ以上のハードウェア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移的実体的記録媒体に記憶されていてもよい。
【0195】
（変形例１）
上記実施形態におけるセルスタック３１としては固体酸化物形のＳＯＦＣに限らず、溶融炭酸塩形のＭＣＦＣ、リン酸形のＰＡＦＣ、固体高分子形のＰＥＦＣ、アルカリ水溶液型のＡＦＣのいずれであってもよい。ＭＣＦＣは、Ｍｏｌｔｅｎ Ｃａｒｂｏｎａｔｅ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌの略称である。ＰＡＦＣは、Ｐｈｏｓｐｈｏｒｉｃ Ａｃｉｄ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌの略称である。ＰＥＦＣは、Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌの略称である。ＡＦＣは、Ａｌｋａｌｉｎｅ ＦｕｅｉＣｅｌｌの略称である。
上記実施形態におけるセルスタック３１としては固体酸化物形のＳＯＦＣに限らず、溶融炭酸塩形のＭＣＦＣ、リン酸形のＰＡＦＣ、固体高分子形のＰＥＦＣ、アルカリ水溶液型のＡＦＣのいずれであってもよい。ＭＣＦＣは、Ｍｏｌｔｅｎ Ｃａｒｂｏｎａｔｅ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌの略称である。ＰＡＦＣは、Ｐｈｏｓｐｈｏｒｉｃ Ａｃｉｄ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌの略称である。ＰＥＦＣは、Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌの略称である。ＡＦＣは、Ａｌｋａｌｉｎｅ ＦｕｅｉＣｅｌｌの略称である。
【0196】
（変形例２）
上記実施形態の協調制御において、Ｓ３１５、Ｓ４２０、Ｓ７４８では、指示電流値Ｉｘｓを電流センサ値Ｉｒと同じ値にするよう電流センサ値Ｉｒに近づけているが、必ずしも同じ値にする必要はない。例えば、指示電流値Ｉｘｓと電流センサ値Ｉｒの差の絶対値を現在の１／２にするよう、指示電流値Ｉｘｓを電流センサ値Ｉｒに近づけてもよい。
上記実施形態の協調制御において、Ｓ３１５、Ｓ４２０、Ｓ７４８では、指示電流値Ｉｘｓを電流センサ値Ｉｒと同じ値にするよう電流センサ値Ｉｒに近づけているが、必ずしも同じ値にする必要はない。例えば、指示電流値Ｉｘｓと電流センサ値Ｉｒの差の絶対値を現在の１／２にするよう、指示電流値Ｉｘｓを電流センサ値Ｉｒに近づけてもよい。
【0197】
（変形例３）
第１実施形態においては、定常制御における図１８のステップＳ６４２では、電圧Ｖｃｍｄ１の値は、区間Ｂ３の最後における電圧指令値Ｖｘに設定されている。しかし、必ずしもこのようになっていなくてもよい。例えば、電圧Ｖｃｍｄ１の値は、電流センサ値Ｉｒを定常制御におけるセルスタック３１のＩＶ特性に適用することで得られる電圧を、電圧Ｖｃｍｄ１に代入してもよい。
第１実施形態においては、定常制御における図１８のステップＳ６４２では、電圧Ｖｃｍｄ１の値は、区間Ｂ３の最後における電圧指令値Ｖｘに設定されている。しかし、必ずしもこのようになっていなくてもよい。例えば、電圧Ｖｃｍｄ１の値は、電流センサ値Ｉｒを定常制御におけるセルスタック３１のＩＶ特性に適用することで得られる電圧を、電圧Ｖｃｍｄ１に代入してもよい。
【0198】
（変形例４）
上記第１実施形態において、区間Ｂ３制御において協調制御を行わないが、定常制御と同様に協調制御を行ってもよい。
上記第１実施形態において、区間Ｂ３制御において協調制御を行わないが、定常制御と同様に協調制御を行ってもよい。
【符号の説明】
【0199】
１ 燃料電池発明システム
３０ 燃料電池
４０ 燃料供給装置
５０ パワーコンディショナ
６０ システム制御部
３０ 燃料電池
４０ 燃料供給装置
５０ パワーコンディショナ
６０ システム制御部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】
【図31】
【図32】
【図33】
【図34】
【図35】
【図36】