特開 2025-17206 ハイブリッド移動体制御システム、制御方法および制御プログラム

(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】P2025017206

(43)【公開日】2025-02-05

(54)【発明の名称】ハイブリッド移動体制御システム、制御方法および制御プログラム

(51)【国際特許分類】

   H02J 7/00 20060101AFI20250129BHJP

   H02J 13/00 20060101ALI20250129BHJP

   B63H 21/17 20060101ALI20250129BHJP

   B63H 21/20 20060101ALI20250129BHJP

   B63H 21/21 20060101ALI20250129BHJP

   B63B 79/40 20200101ALI20250129BHJP

   B63B 79/20 20200101ALI20250129BHJP

   B63B 49/00 20060101ALI20250129BHJP

   G06Q 50/40 20240101ALI20250129BHJP

【ＦＩ】

H02J7/00 A

H02J13/00 301A

H02J13/00 311A

B63H21/17

B63H21/20

B63H21/21

B63B79/40

B63B79/20

B63B49/00 Z

G06Q50/30

【審査請求】未請求

【請求項の数】12

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023120175

(22)【出願日】2023-07-24

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用申請有り １．公開日 令和４年７月２８日 ２．公開場所 ＮＥＤＯ水素・燃料電池成果報告会２０２２（オンライン開催） ３．公開者名 牧平 尚久 〔刊行物等〕 １．ウェブサイトの掲載日 令和４年８月１２日 ２．ウェブサイトのアドレス ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｎｅｄｏ．ｇｏ．ｊｐ／ｅｖｅｎｔｓ／ｒｅｐｏｒｔ／Ｚ２ＳＥ＿００００４．ｈｔｍｌ ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｎｅｄｏ．ｇｏ．ｊｐ／ｃｏｎｔｅｎｔ／１００９５０４０６．ｐｄｆ ３．公開者名 牧平 尚久 〔刊行物等〕 １．公開日 令和５年７月１４日 ２．公開場所 ＮＥＤＯ水素・燃料電池成果報告会２０２３ パシフィコ横浜 アネックスホール（横浜市西区みなとみらい１－１－１） ３．公開者名 牧平 尚久

(71)【出願人】

【識別番号】504196300

【氏名又は名称】国立大学法人東京海洋大学

(71)【出願人】

【識別番号】000156938

【氏名又は名称】関西電力株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】000158312

【氏名又は名称】岩谷産業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100120031

【弁理士】

【氏名又は名称】宮嶋 学

(74)【代理人】

【識別番号】100152205

【弁理士】

【氏名又は名称】吉田 昌司

(72)【発明者】

【氏名】大出 剛

(72)【発明者】

【氏名】三宅 庸介

(72)【発明者】

【氏名】牧平 尚久

【テーマコード（参考）】

5G064

5G503

5L049

5L050

【Ｆターム（参考）】

5G064AA01

5G064AA04

5G064AC05

5G064AC09

5G064CB08

5G064CB12

5G064DA11

5G503AA01

5G503AA05

5G503EA05

5G503FA06

5G503GB03

5G503GB06

5G503GD03

5G503GD06

5L049CC42

5L050CC42

(57)【要約】

【課題】燃料電池および二次電池を有するハイブリッド移動体の安定的な移動を可能とする。
【解決手段】ハイブリッド移動体制御システム１は、燃料電池１１および二次電池１２を備えるハイブリッド移動体１０と、燃料ガスを供給する供給部２１および充電電力を供給する供給部２２を有する補給ステーション２０と、管理サーバ３０とを備え、移動体情報に基づいてハイブリッド移動体１０が補給ステーション２０に到達するのに必要なエネルギーを推定するエネルギー推定部１８２と、補給ステーション情報および滞在時間情報に基づいて燃料ガスおよび充電電力の供給可能量を推定する供給可能量推定部３１２と、移動体情報、推定されたエネルギーおよび供給可能量に基づいて燃料電池１１および二次電池１２の消費の比率を決定する消費比率決定部３１３と、決定された消費の比率に基づいて燃料電池１１の発電電力を制御する燃料電池制御部１８３とを備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

燃料電池と、二次電池と、前記燃料電池および／または前記二次電池から電力を供給される推進モータとを備えるハイブリッド移動体と、
前記燃料電池に燃料ガスを供給する第１の供給部と、前記二次電池を充電する電力を供給する第２の供給部とを有する補給ステーションと、
前記ハイブリッド移動体および前記補給ステーションに通信可能に接続された管理サーバと、を備えるハイブリッド移動体制御システムであって、
前記ハイブリッド移動体の消費電力に関する情報を含む移動体情報に基づいて、前記ハイブリッド移動体が前記補給ステーションに到達するのに必要なエネルギーを推定するエネルギー推定部と、
前記第１の供給部および前記第２の供給部による補給に係る制約条件を含む補給ステーション情報と、前記ハイブリッド移動体が前記補給ステーションに滞在する予定に関する滞在時間情報とに基づいて、前記ハイブリッド移動体に対する燃料ガスおよび充電電力の供給可能量を推定する供給可能量推定部と、
前記移動体情報に含まれる前記燃料電池および前記二次電池の使用状態に関する情報と、前記推定されたエネルギーと、前記推定された供給可能量とに基づいて、前記燃料電池および前記二次電池の消費の比率を決定する消費比率決定部と、
前記決定された消費の比率に基づいて前記燃料電池の発電電力を制御する燃料電池制御部と、
を備える、ハイブリッド移動体制御システム。

【請求項2】

前記燃料電池および前記二次電池の使用状態に関する情報は、前記燃料電池と前記二次電池の使用比率、前記燃料電池と前記二次電池の各電池の残量、および／または、前記燃料電池と前記二次電池の各電池の発電量を含む、請求項１に記載のハイブリッド移動体制御システム。

【請求項3】

前記補給ステーション情報は、前記燃料電池に供給するための燃料ガスの貯蔵量、および前記二次電池に供給するための充電可能電力量に関する情報を含む、請求項１に記載のハイブリッド移動体制御システム。

【請求項4】

前記補給ステーション情報は、前記燃料電池に燃料ガスを供給するのに要する時間、前記二次電池を充電するのに要する時間、および前記燃料ガスの圧縮に要する時間のうち少なくともいずれか一つの時間を示す情報を含む、請求項３に記載のハイブリッド移動体制御システム。

【請求項5】

前記滞在時間情報は、前記ハイブリッド移動体が前記補給ステーションに到着する時刻、および前記補給ステーションを出発する時刻を示す情報である、請求項１に記載のハイブリッド移動体制御システム。

【請求項6】

前記エネルギー推定部は、前記ハイブリッド移動体の消費電力を変動させる要因を考慮して前記エネルギーを推定する、請求項１に記載のハイブリッド移動体制御システム。

【請求項7】

前記ハイブリッド移動体は船舶であり、前記要因は風、潮流および風浪のうち少なくともいずれか一つである、請求項６に記載のハイブリッド移動体制御システム。

【請求項8】

前記供給可能量推定部は、前記ハイブリッド移動体の次に前記補給ステーションに到着する別のハイブリッド移動体への補給を考慮して前記供給可能量を推定する、請求項１に記載のハイブリッド移動体制御システム。

【請求項9】

前記消費比率決定部は、前記移動体情報に含まれる前記燃料電池および前記二次電池の残量と、前記推定されたエネルギーとから、前記ハイブリッド移動体が前記補給ステーションに到着したときにおける前記燃料電池および前記二次電池の残量をそれぞれ算出し、前記推定された各電池の残量と、前記ハイブリッド移動体がその次の補給ステーションまで移動するのに必要となるエネルギーとから、前記次の補給ステーションに到達するのに必要な補給エネルギーを推定し、前記補給ステーションの前記供給可能量が前記補給エネルギー以上となるように前記燃料電池と前記二次電池の消費の比率を決定する、請求項１に記載のハイブリッド移動体制御システム。

【請求項10】

前記ハイブリッド移動体は、所定の移動ルートを移動する船舶、車両または飛行体である、請求項１～９のいずれかに記載のハイブリッド移動体制御システム。

【請求項11】

燃料電池と、二次電池と、前記燃料電池および／または前記二次電池から電力を供給される推進モータとを備えるハイブリッド移動体と、
前記燃料電池に燃料ガスを供給する第１の供給部と、前記二次電池を充電する電力を供給する第２の供給部とを有する補給ステーションと、
前記ハイブリッド移動体および前記補給ステーションに通信可能に接続された管理サーバと、を備えるハイブリッド移動体制御システムにおける方法であって、
前記ハイブリッド移動体の消費電力に関する情報を含む移動体情報に基づいて、前記ハイブリッド移動体が前記補給ステーションに到達するのに必要なエネルギーを推定し、
前記第１の供給部および前記第２の供給部による補給に係る制約条件を含む補給ステーション情報と、前記ハイブリッド移動体が前記補給ステーションに滞在する予定に関する滞在時間情報とに基づいて、前記ハイブリッド移動体に対する燃料ガスおよび充電電力の供給可能量を推定し、
前記移動体情報に含まれる前記燃料電池および前記二次電池の使用状態に関する情報と、前記推定されたエネルギーと、前記推定された供給可能量とに基づいて、前記燃料電池および前記二次電池の消費の比率を決定し、
前記決定された消費の比率に基づいて前記燃料電池の発電電力を制御する、ハイブリッド移動体制御方法。

【請求項12】

コンピュータに請求項１１に記載の方法を実行させる、ハイブリッド移動体制御プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ハイブリッド移動体制御システム、制御方法および制御プログラム、より詳しくは、燃料電池および二次電池をエネルギーストレージとするハイブリッド移動体を制御するためのシステム、方法およびプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

水素、アンモニアを利用する燃料電池は、輸送、発電、産業といった多様な分野の脱炭素化に寄与するカーボンニュートラルに必要不可欠なエネルギー源とされている。我が国のエネルギー基本計画に基づいて策定された「水素・燃料電池戦略ロードマップ」において、「燃料電池船については、導入に向けた実証事業の推進等について検討していく」と明記されている。

【0003】

さらに、２０１７年の水素基本戦略再生可能エネルギー・水素等関係閣僚会議において、モビリティでの利用のなかで燃料電池船（ＦＣ船）の開発、導入が示されている。２０２１年に閣議決定されたエネルギー基本計画においても、２０３０年の電源構成に初めて燃料電池が位置づけられるなど、２０５０年のカーボンニュートラル達成に向け、その社会実装の加速化が求められている。なお、船舶については、短～中距離用に水素、長距離用にアンモニアを利用することが想定されている。

【0004】

しかし、水素（７０ＭＰａに圧縮したもの）の体積エネルギー密度はガソリンの約１／８であるため、燃料電池をエネルギーストレージとする船舶は化石燃料を搭載した船舶に比べて頻繁に補給（バンカリング）を行うことが必要となる。

【0005】

また、リチウムイオン二次電池（Lithium Ion Battery：ＬＩＢ）によりモータを駆動して推進する船舶も知られている。そのエネルギー密度はガソリンの約１／３０であり、燃料電池の場合と同様に頻繁な補給が必要となる。

【0006】

特許文献１には、船舶航行中に蓄電池の電池切れを防止することを目的とした船舶用電気推進装置が記載されている。この船舶では、陸上の電源から船内の蓄電池を充電し、その電力で航行するように構成されている。そして、目的地までの距離、速度または消費電力と、電池残量とに基づいて推進モータを制御する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２０１３－１４２２２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

燃料電池および二次電池をエネルギーストレージとして備えるハイブリッド船舶が本願出願人により検討されている。ハイブリッド船舶の補給ステーションには、燃料電池に水素を補給する設備、および二次電池を充電する設備が設けられる。

【0009】

補給ステーションによる燃料ガスおよび電力の供給には、諸々の制約がある。たとえば、水素燃料電池への補給については、タンクにおける水素ガスの貯蔵量、水素ガスの圧縮に要する時間および電力が制約要因となる。二次電池への充電については、使用可能な総電力の制約がある。その他、船舶の滞在時間（すなわち、水素の充填、二次電池の充電を行える時間）の制約などもある。

【0010】

このような補給ステーションの制約条件が考慮されない場合、補給ステーションに到着したハイブリッド船舶に必要な補給を行うことができず、ハイブリッド船舶が安定的に運航することは困難となる。

【0011】

本発明は、上記の認識に基づいてなされたものであり、燃料電池および二次電池をエネルギーストレージとして有するハイブリッド移動体が安定的に移動することを可能とするハイブリッド移動体制御システム、制御方法および制御プログラム を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0012】

本発明に係るハイブリッド移動体制御システムは、
燃料電池と、二次電池と、前記燃料電池および／または前記二次電池から電力を供給される推進モータとを備えるハイブリッド移動体と、
前記燃料電池に燃料ガスを供給する第１の供給部と、前記二次電池を充電する電力を供給する第２の供給部とを有する補給ステーションと、
前記ハイブリッド移動体および前記補給ステーションに通信可能に接続された管理サーバと、を備えるハイブリッド移動体制御システムであって、
前記ハイブリッド移動体の消費電力に関する情報を含む移動体情報に基づいて、前記ハイブリッド移動体が前記補給ステーションに到達するのに必要なエネルギーを推定するエネルギー推定部と、
前記第１の供給部および前記第２の供給部による補給に係る制約条件を含む補給ステーション情報と、前記ハイブリッド移動体が前記補給ステーションに滞在する予定に関する滞在時間情報とに基づいて、前記ハイブリッド移動体に対する燃料ガスおよび充電電力の供給可能量を推定する供給可能量推定部と、
前記移動体情報に含まれる前記燃料電池および前記二次電池の使用状態に関する情報と、前記推定されたエネルギーと、前記推定された供給可能量とに基づいて、前記燃料電池および前記二次電池の消費の比率を決定する消費比率決定部と、
前記決定された消費の比率に基づいて前記燃料電池の発電電力を制御する燃料電池制御部と、
を備える。

【0013】

また、前記ハイブリッド移動体制御システムにおいて、
前記燃料電池および前記二次電池の使用状態に関する情報は、前記燃料電池と前記二次電池の使用比率、前記燃料電池と前記二次電池の各電池の残量、および／または、前記燃料電池と前記二次電池の各電池の発電量を含んでもよい。

【0014】

また、前記ハイブリッド移動体制御システムにおいて、
前記補給ステーション情報は、前記燃料電池に供給するための燃料ガスの貯蔵量、および前記二次電池に供給するための充電可能電力量に関する情報を含んでもよい。

【0015】

また、前記ハイブリッド移動体制御システムにおいて、
前記補給ステーション情報は、前記燃料電池に燃料ガスを供給するのに要する時間、前記二次電池を充電するのに要する時間、および前記燃料ガスの圧縮に要する時間のうち少なくともいずれか一つの時間を示す情報を含んでもよい。

【0016】

また、前記ハイブリッド移動体制御システムにおいて、
前記滞在時間情報は、前記ハイブリッド移動体が前記補給ステーションに到着する時刻、および前記補給ステーションを出発する時刻を示す情報であってもよい。

【0017】

また、前記ハイブリッド移動体制御システムにおいて、
前記エネルギー推定部は、前記ハイブリッド移動体の消費電力を変動させる要因を考慮して前記エネルギーを推定するようにしてもよい。

【0018】

また、前記ハイブリッド移動体制御システムにおいて、
前記ハイブリッド移動体は船舶であり、前記要因は風、潮流および風浪のうち少なくともいずれか一つであってもよい。

【0019】

また、前記ハイブリッド移動体制御システムにおいて、
前記供給可能量推定部は、前記ハイブリッド移動体の次に前記補給ステーションに到着する別のハイブリッド移動体への補給を考慮して前記供給可能量を推定するようにしてもよい。

【0020】

また、前記ハイブリッド移動体制御システムにおいて、
前記消費比率決定部は、前記移動体情報に含まれる前記燃料電池および前記二次電池の残量と、前記推定されたエネルギーとから、前記ハイブリッド移動体が前記補給ステーションに到着したときにおける前記燃料電池および前記二次電池の残量をそれぞれ算出し、前記推定された各電池の残量と、前記ハイブリッド移動体がその次の補給ステーションまで移動するのに必要となるエネルギーとから、前記次の補給ステーションに到達するのに必要な補給エネルギーを推定し、前記補給ステーションの前記供給可能量が前記補給エネルギー以上となるように前記燃料電池と前記二次電池の消費の比率を決定するようにしてもよい。

【0021】

また、前記ハイブリッド移動体制御システムにおいて、
前記ハイブリッド移動体は、所定の移動ルートを移動する船舶、車両または飛行体であってもよい。

【0022】

本発明に係るハイブリッド移動体制御方法は、
燃料電池と、二次電池と、前記燃料電池および／または前記二次電池から電力を供給される推進モータとを備えるハイブリッド移動体と、
前記燃料電池に燃料ガスを供給する第１の供給部と、前記二次電池を充電する電力を供給する第２の供給部とを有する補給ステーションと、
前記ハイブリッド移動体および前記補給ステーションに通信可能に接続された管理サーバと、を備えるハイブリッド移動体制御システムにおける方法であって、
前記ハイブリッド移動体の消費電力に関する情報を含む移動体情報に基づいて、前記ハイブリッド移動体が前記補給ステーションに到達するのに必要なエネルギーを推定し、
前記第１の供給部および前記第２の供給部による補給に係る制約条件を含む補給ステーション情報と、前記ハイブリッド移動体が前記補給ステーションに滞在する予定に関する滞在時間情報とに基づいて、前記ハイブリッド移動体に対する燃料ガスおよび充電電力の供給可能量を推定し、
前記移動体情報に含まれる前記燃料電池および前記二次電池の使用状態に関する情報と、前記推定されたエネルギーと、前記推定された供給可能量とに基づいて、前記燃料電池および前記二次電池の消費の比率を決定し、
前記決定された消費の比率に基づいて前記燃料電池の発電電力を制御する。

【0023】

本発明に係るハイブリッド移動体制御プログラムは、前記ハイブリッド移動体制御方法をコンピュータに実行させる。

【発明の効果】

【0024】

本発明によれば、燃料電池および二次電池をエネルギーストレージとして有するハイブリッド移動体が安定的に移動することを可能とするハイブリッド移動体制御システム、制御方法および制御プログラムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1】実施形態に係るハイブリッド移動体制御システムの概略的な構成図である。

【図2】実施形態に係るハイブリッド船の機能ブロック図である。

【図3】実施形態に係るハイブリッド船の制御部の機能ブロック図である。

【図4】実施形態に係るハイブリッド移動体制御システムの補給ステーションの機能ブロック図である。

【図5】実施形態に係るハイブリッド移動体制御システムの管理サーバの機能ブロック図である。

【図6】実施形態に係るハイブリッド移動体制御方法の一例を示すシーケンス図である。

【図7】実施形態に係るハイブリッド移動体制御方法における、燃料電池と二次電池の消費の比率を決定する方法の一例を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0026】

以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しながら説明する。

【0027】

＜ハイブリッド移動体制御システム＞
図１を参照して、実施形態に係るハイブリッド移動体制御システム１について説明する。

【0028】

ハイブリッド移動体制御システム１は、ハイブリッド移動体１０と、補給ステーション２０と、管理サーバ３０とを備えている。ハイブリッド移動体１０、補給ステーション２０および管理サーバ３０は、インターネット等の通信ネットワークＮに通信可能に接続されている。通信ネットワークＮのプロトコルは特に限定されない。

【0029】

後述するように、ハイブリッド移動体制御システム１は、エネルギーストレージとして燃料電池および二次電池を有する１つまたは複数のハイブリッド移動体１０を制御するように構成されている。ハイブリッド移動体制御システム１は、複数のハイブリッド移動体１０を備えてもよい。

【0030】

以下の実施形態では、ハイブリッド移動体１０は船舶である。ただし、ハイブリッド移動体１０は、船舶に限られず、自動車、バス等の車両、飛行機、ドローン等の飛行体であってもよい。また、ハイブリッド移動体１０は、所定の移動ルート（定期航路等）を移動する移動体（船舶、車両、飛行体等）であってもよい。

【0031】

以下、ハイブリッド移動体１０、補給ステーション２０および管理サーバ３０の各構成要素についてそれぞれ詳しく説明する。

【0032】

＜ハイブリッド移動体＞
図２および図３を参照して、ハイブリッド移動体１０について説明する。

【0033】

実施形態に係るハイブリッド移動体１０は、燃料電池１１と、二次電池１２と、推進モータ１３と、電力供給部１４と、コンバータ１５ａ，１５ｂと、インバータ１５ｃ，１５ｄと、インレット１６と、プロペラ１７と、制御部１８と、を備える。なお、ハイブリッド移動体１０は、補給ステーション２０への滞在時間情報（後述）などが記憶された記憶部（図示せず）をさらに備えてもよい。

【0034】

図２に示すように、コンバータ１５ａ、コンバータ１５ｂ、インバータ１５ｃ、インバータ１５ｄおよび二次電池１２は直流バスＢに接続されている。

【0035】

燃料電池１１は、燃料ガスタンク１１ａから供給される燃料ガスを、空気中の酸素と化学反応させて発電を行う。燃料電池１１により発電された電力は、推進モータ１３に供給されるとともに、電力供給部１４を介してハイブリッド移動体１０内の設備（航海灯など）に供給される。燃料電池１１は二次電池１２に充電電力を供給して二次電池１２の充電を行うこともある。

【0036】

本実施形態では、燃料電池１１は、水素ガスを燃料とする水素燃料電池である。燃料電池の種類は特に限定されず、たとえば、燃料電池１１はアンモニアガスを燃料とするものであってもよい。

【0037】

二次電池１２は、推進モータ１３に電力を供給する。また、二次電池１２は電力供給部１４を介してハイブリッド移動体１０内の設備に電力を供給する。二次電池１２は、制御部１８に通信可能なバッテリー制御ユニット（ＢＭＵ）を含む。本実施形態では、二次電池１２はリチウムイオン二次電池（ＬＩＢ）であるが、他の二次電池であってもよい。

【0038】

推進モータ１３は、推進器としてのプロペラ１７を回転させ、ハイブリッド移動体１０を推進させる。この推進モータ１３は、燃料電池１１および／または二次電池１２から電力を供給される。換言すれば、推進モータ１３は、燃料電池１１および二次電池１２の少なくともいずれか一方から電力を供給される。

【0039】

推進モータ１３は、たとえば、埋込磁石型同期モータ（ＩＰＭＳＭ）であるが、モータの種類はこれに限定されない。

【0040】

電力供給部１４は、ハイブリッド移動体１０内の各設備に電力を供給するための電力取出部である。本実施形態では電力供給部１４は、インバータ１５ｃにより変換された交流電力（ＡＣ１００Ｖ、三相ＡＣ２２０Ｖなど）を移動体内の各設備に供給する。

【0041】

コンバータ１５ａは、ＤＣ－ＤＣコンバータであり、燃料電池１１から出力される直流電圧を所定の電圧に変換し、直流バスＢに出力する。コンバータ１５ｂは、ＡＣ－ＤＣコンバータであり、インレット１６を介して入力された充電装置（後述の電力供給部２２）の交流電力を所定の直流電圧に変換し、直流バスＢに出力する。インバータ１５ｃは、直流バスＢの直流電力を交流電力に変換し、電力供給部１４に出力する。インバータ１５ｄは、直流バスＢの直流電力を交流電力に変換し、推進モータ１３に出力する。

【0042】

インレット１６は、外部の充電器（後述の補給ステーション２０の電力供給部２２）に接続され、二次電池１２を充電するためのものである。たとえば、インレット１６は、急速充電方式の一つであるＣＨＡｄｅＭＯ（登録商標）に対応している。

【0043】

プロペラ１７は、ハイブリッド移動体１０を移動させるための推進器である。ハイブリッド移動体１０が自動車等の車両である場合は、プロペラ１７に代えてタイヤ（図示せず）が推進モータ１３に機械的に接続される。

【0044】

制御部１８は、ハイブリッド移動体１０を制御するように構成されている。

【0045】

詳しくは、図３に示すように、制御部１８は、情報取得部１８１と、エネルギー推定部１８２と、燃料電池制御部１８３と、推進モータ制御部１８４と、情報出力部１８５と、を備えている。各機能部の詳細は後述する。本実施形態では、ハイブリッド移動体１０が船舶であるため、制御部１８は航海制御ユニット（Ｎ－ＥＣＵ）（図示せず）をさらに備えている。

【0046】

なお、本実施形態では、制御部１８の各機能部は、コンピュータによって実行可能なプログラムの形態でハイブリッド移動体１０に設けられたメモリ（図示せず）に格納されている。制御部１８はプロセッサであり、当該メモリからプログラムを読み出して実行することで、プログラムに対応する機能を実現する。

【0047】

また、本実施形態では、図３に示すように、情報取得部１８１、エネルギー推定部１８２、燃料電池制御部１８３、推進モータ制御部１８４および情報出力部１８５が単一の制御部１８によって実現される。これに限られず、制御部１８は、複数の独立したプロセッサを組み合わせたものとして構成され、各プロセッサが各機能部に対応するプログラムを実行することにより各機能部を実現してもよい。たとえば、燃料電池制御部１８３はＦＣ制御ユニット（Ｆ－ＥＣＵ）として、推進モータ制御部１８４はエンジン制御ユニット（Ｅ－ＥＣＵ）として、それぞれ独立したプロセッサにより実現されてもよい。このように制御部１８が有する各機能部は、単一又は複数の制御部に適宜に分散されて実現されてよい。

【0048】

制御部１８の各機能部の詳細について説明する。

【0049】

情報取得部１８１は、ハイブリッド移動体１０の内部情報等の各種情報を取得するように構成されている。たとえば、情報取得部１８１は、ハイブリッド移動体１０の移動体情報を取得する。

【0050】

移動体情報は、ハイブリッド移動体１０の消費電力に関する情報を含む。消費電力には、ハイブリッド移動体１０の推力に用いられる電力、電力供給部１４を介して移動体内の設備（船内ユーティリティ等）により消費される電力、燃料電池１１に用いられる電力が含まれる。

【0051】

また、移動体情報は、燃料電池１１および二次電池１２の使用状態に関する情報を含む。使用状態に関する情報は、たとえば、燃料電池１１と二次電池１２の使用比率（発電電力の比）、燃料電池１１と二次電池１２の各電池の残量、および／または、燃料電池１１と二次電池１２の各電池の発電量に関する情報を含む。ここで、燃料電池１１の残量は、燃料ガスタンク１１ａ内のガス量（水素等の燃料ガスの残存量）のことをいう。たとえば、移動体情報は、二次電池１２の残量を示す情報として充電率（ＳＯＣ）を含み、燃料電池１１の残量を示す情報として燃料ガスタンク１１ａ内のガス量を含む。

【0052】

なお、移動体情報は、ハイブリッド移動体１０の現在位置、速度、移動距離（航行距離）、荷物の積載量等に関する情報を含んでもよい。

【0053】

エネルギー推定部１８２は、前述の移動体情報に基づいて、ハイブリッド移動体１０が補給ステーション２０に到達するのに必要なエネルギー（消費エネルギー、消費電力量）を推定する。たとえば、エネルギー推定部１８２は、ハイブリッド移動体１０の消費電力、および補給ステーション２０に到達するまでの時間から、補給ステーション２０に到達されるまでに消費されるエネルギーを推定する。補給ステーション２０に到達するまでの時間は、ハイブリッド移動体１０の現在位置（補給ステーション２０までの距離の算出に使用）、速度などの情報から得られる。補給ステーション２０に到達するまでの時間は外部の装置（管理サーバ３０等）から取得されてもよい。

【0054】

なお、エネルギー推定部１８２は、ハイブリッド移動体１０の消費電力を変動させる要因を考慮して、補給ステーション２０に到達されるまでに消費されるエネルギーを推定してもよい。このような要因として、電力供給部１４を介して移動体内の設備により消費される電力や、風（風力、風向）、潮流、風浪などの環境要因が挙げられる。

【0055】

燃料電池制御部１８３は、燃料電池１１の発電電力を制御するように構成されている。この燃料電池制御部１８３は、管理サーバ３０で決定された、燃料電池１１および二次電池１２の消費の比率に基づいて、燃料電池１１の発電電力を制御する。たとえば、決定された消費の比率が５０％（燃料電池１１）：５０％（二次電池１２）である場合、ハイブリッド移動体１０の消費電力（負荷電力）が４０ｋＷのとき、燃料電池制御部１８３は、燃料電池１１の発電電力が２０ｋＷになるように燃料電池１１を制御する。なお、消費の比率の決定方法は後述する。

【0056】

推進モータ制御部１８４は、推進モータ１３の出力を制御するように構成されている。推進モータ制御部１８４は、ユーザ（操船者）が入力した速度の指示に応じて、推進モータ１３の出力を制御する。

【0057】

情報出力部１８５は、各種情報を出力するように構成されている。たとえば、情報出力部１８５は、情報取得部１８１により取得された移動体情報の一部または全部や、エネルギー推定部１８２により推定されたエネルギーに関する情報を出力する。出力された情報はハイブリッド移動体１０内の通信装置（図示せず）を介して管理サーバ３０等の外部装置に送信される。

【0058】

また、本実施形態では、情報出力部１８５は、ハイブリッド移動体１０が補給ステーション２０に滞在する予定に関する滞在時間情報を出力する。この滞在時間情報は、たとえば、ハイブリッド移動体１０が補給ステーション２０に到着する時刻、および補給ステーション２０を出発する時刻を示す情報である。滞在時間情報に基づいて、ハイブリッド移動体１０に補給可能な時間（補給可能時間）が把握される。たとえば、滞在時間から補給前後の作業に要する時間を差し引いた時間が補給可能時間となる。

【0059】

＜補給ステーション＞
図４を参照して、ハイブリッド移動体１０に電力および燃料ガスを供給する補給ステーション２０について説明する。ハイブリッド移動体１０が船舶の場合、補給ステーション２０はバンカリングステーションとも呼ばれる。

【0060】

補給ステーション２０は、燃料電池１１に燃料ガスを供給する燃料ガス供給部（第１の供給部）２１と、二次電池１２を充電する電力を供給する電力供給部（第２の供給部）２２と、サーバ２３とを有する。なお、補給ステーション２０は、陸上または海上に固定的に設けられるものに限られず、トラック、船舶等の移動体に設けられてもよい。

【0061】

サーバ２３は、燃料ガス供給部２１および電力供給部２２に通信可能に接続されており、情報取得部２３１および情報出力部２３２を有する。

【0062】

情報取得部２３１は、燃料ガス供給部２１および電力供給部２２から各種情報を取得する。具体的には、情報取得部２３１は、燃料ガス供給部２１から、燃料ガスの貯蔵量、燃料ガスの圧縮に要する時間、圧縮に必要な電力などに関する情報を取得する。ここで、燃料ガスの貯蔵量は、燃料ガス供給部２１が有するタンクに貯蔵されている燃料ガスの量である。また、情報取得部２３１は、電力供給部２２から、二次電池に供給するための充電可能電力量に関する情報を取得する。これらの情報は、燃料ガス供給部２１および電力供給部２２による補給に係る制約条件となる。以下、制約条件となる情報を補給ステーション情報という。

【0063】

補給ステーション情報は、補給に要する時間に関する情報を含む。具体的には、補給ステーション情報は、燃料電池１１に供給するための燃料ガスの貯蔵量、および二次電池１２に供給するための充電可能電力量に関する情報を含む。

【0064】

また、補給ステーション情報は、燃料電池１１に燃料ガスを供給するのに要する時間、二次電池１２を充電するのに要する時間、および燃料ガスの圧縮に要する時間のうち少なくともいずれか一つの時間を示す情報を含む。なお、一般的には、二次電池１２を充電する時間に比べて燃料ガスを燃料電池１１に充填する時間の方が短い。ただし、燃料電池１１への補給量が多く、二次電池１２の充電量が少ない場合はこの限りでない。

【0065】

情報出力部２３２は、補給ステーション情報等の各種情報を出力するように構成されている。出力された情報は補給ステーション２０内の通信装置（図示せず）を介して管理サーバ３０等の外部装置に送信される。

【0066】

なお、管理サーバ３０が補給ステーション２０内に設けられる場合、管理サーバ３０がサーバ２３を兼ねてもよい。また、サーバ２３は、補給ステーション２０の外に設けられた管理サーバ３０に統合されてもよい。

【0067】

＜管理サーバ＞
図５を参照して、管理サーバ３０の詳細について説明する。

【0068】

管理サーバ３０は、ハイブリッド移動体１０および補給ステーション２０に通信可能に接続されている。なお、管理サーバ３０は補給ステーション２０内に設けられてもよいし、補給ステーション２０の外に設けられてもよい。

【0069】

管理サーバ３０は、制御部３１と、通信部３２と、記憶部３３とを備えている。

【0070】

制御部３１は、情報取得部３１１と、供給可能量推定部３１２と、消費比率決定部３１３とを有する。通信部３２は、ハイブリッド移動体１０、補給ステーション２０との間で情報を送受信するためのインターフェースである。通信の方式・規格は特に限定されない。

【0071】

記憶部３３は、半導体メモリ、ハードディスクドライブ等から構成される。この記憶部３３には、制御部３１で実行されるプログラムや、ハイブリッド移動体１０の運航管理データベース３３１などが記憶される。運航管理データベース３３１には、たとえば、定期航路を運航するための複数のハイブリッド移動体１０の移動スケジュールや、各ハイブリッド移動体１０に関する情報（現在位置等）が格納されている。

【0072】

情報取得部３１１は、ハイブリッド移動体１０、補給ステーション２０から各種情報を取得するように構成されている。具体的には、情報取得部３１１は、ハイブリッド移動体１０から移動体情報、推定されたエネルギーに関する情報、および滞在時間情報を取得する。情報取得部３１１は、補給ステーション２０から補給ステーション情報を取得する。なお、滞在時間情報は、記憶部３３の運航管理データベース３３１に記憶されていてもよい。この場合、ハイブリッド移動体１０から滞在時間情報を受信する必要はない。

【0073】

供給可能量推定部３１２は、補給ステーション情報と滞在時間情報とに基づいて、ハイブリッド移動体１０に対する燃料ガスおよび充電電力の供給可能量を推定する。たとえば、供給可能量推定部３１２は、燃料ガス供給部２１の燃料ガス貯蔵量、電力供給部２２の充電可能電力量、燃料ガスおよび電力供給に要する時間、ならびにハイブリッド移動体１０の滞在時間（補給可能時間）を考慮して、ハイブリッド移動体１０に供給可能な燃料ガスの量および充電電力量を推定する。

【0074】

なお、供給可能量推定部３１２は、ハイブリッド移動体１０（第１のハイブリッド移動体）の次に補給ステーション２０に到着する別のハイブリッド移動体１０（第２のハイブリッド移動体）への補給を考慮して供給可能量を推定してもよい。たとえば、燃料ガスの供給可能量の全体から、第２のハイブリッド移動体に供給する予定の燃料ガスの量を差し引いたものを、第１のハイブリッド移動体への供給可能量としてもよい。

【0075】

消費比率決定部３１３は、ハイブリッド移動体１０の移動体情報、エネルギー推定部１８２により推定されたエネルギーと、供給可能量推定部３１２により推定された供給可能量とに基づいて、ハイブリッド移動体１０の燃料電池１１と二次電池１２との消費の比率を決定する。詳しくは後述するが、消費比率決定部３１３は、補給ステーション２０によるハイブリッド移動体１０への供給可能量が補給エネルギー（その次の補給ステーションに到達するのに必要なエネルギー）以上となるように燃料電池１１と二次電池１２の消費の比率を決定する。

【0076】

このように、本実施形態は、補給ステーション２０においてハイブリッド移動体１０の燃料電池１１や二次電池１２を満タンすることを前提とするものでなく、ハイブリッド移動体１０がその次の補給ステーションまで移動するのに必要となるエネルギーを蓄えるまでエネルギーを補給するという方針に基づき、燃料電池１１と二次電池１２の消費の比率を決定する。

【0077】

以上、実施形態に係るハイブリッド移動体制御システム１について説明した。本実施形態によれば、補給に係る制約条件を含む補給ステーション情報を考慮して、ハイブリッド移動体１０における燃料電池１１と二次電池１２の消費の比率（使用比率）を決定する。このように決定された比率に基づき燃料電池１１の発電電力が制御される。これにより、ハイブリッド移動体１０は安定的に運航することができる。

【0078】

さらに、必ずしも満タンまで補給するのでなく、ハイブリッド移動体１０がその次の補給ステーションまで移動するのに必要となるエネルギーを蓄えるまでエネルギーを補給するという補給方針を採ることで、複数のハイブリッド移動体１０が各々の定期航路を航行する場合において各ハイブリッド移動体の安定的な運航を可能とする。

【0079】

なお、上記実施形態のシステムにおける機能の配分は一例であり、これに限られない。たとえば、ハイブリッド移動体１０のエネルギー推定部１８２は管理サーバ３０が備えてもよい。また、管理サーバ３０の供給可能量推定部３１２および／または消費比率決定部３１３はハイブリッド移動体１０が備えてもよい。

【0080】

＜ハイブリッド移動体制御方法＞
次に、図６を参照して、上記のハイブリッド移動体制御システム１を用いたハイブリッド移動体制御方法の一例について説明する。

【0081】

ハイブリッド移動体１０の情報取得部１８１は、ハイブリッド移動体１０の消費電力に関する情報を含む移動体情報を取得する（ステップＳ１１）。また、情報取得部１８１は、ハイブリッド移動体１０の記憶部に記憶された滞在時間情報を取得する。

【0082】

ハイブリッド移動体１０のエネルギー推定部１８２は、ステップＳ１１で取得した移動体情報に基づいて、ハイブリッド移動体１０が補給ステーション２０に到達するのに必要なエネルギーを推定する（ステップＳ１２）。たとえば、本ステップにおいてエネルギー推定部１８２は、ハイブリッド移動体１０の消費電力および補給ステーション２０に到達するまでの時間から、補給ステーション２０に到達するまでに消費されるエネルギーを推定する。

【0083】

ハイブリッド移動体１０の情報出力部１８５は、ステップＳ１１で取得された移動体情報、ステップＳ１２で推定されたエネルギーに関する情報（エネルギー情報）および滞在時間情報を管理サーバ３０に送信する（ステップＳ１３）。管理サーバ３０は、これらの情報を受信する。図６の例では、管理サーバ３０は、ステップＳ２１とステップＳ２２の間において上記情報を受信する。これに限られず、ステップＳ２１の前で受信してもよい。

【0084】

管理サーバ３０の情報取得部３１１は、補給ステーション２０から、補給に係る制約条件を含む補給ステーション情報を取得する（ステップＳ２１）。なお、本ステップは、補給ステーション２０から定期的に管理サーバ３０に送信され、記憶部３３に記憶される補給ステーション情報を、情報取得部３１１が読み出すことにより行われてもよい。

【0085】

管理サーバ３０の供給可能量推定部３１２は、ステップＳ２１で取得された補給ステーション情報と、ハイブリッド移動体１０から受信した滞在時間情報とに基づいて、ハイブリッド移動体１０に対する燃料ガスおよび充電電力の供給可能量を推定する（ステップＳ２２）。

【0086】

管理サーバ３０の消費比率決定部３１３は、ハイブリッド移動体１０から受信した移動体情報およびエネルギー情報と、ステップＳ２２で推定された供給可能量とに基づいて、ハイブリッド移動体１０の燃料電池１１と二次電池１２との消費の比率を決定する（ステップＳ２３）。本ステップの一例について図７を参照して詳しく説明する。

【0087】

消費比率決定部３１３は、移動体情報に含まれる燃料電池１１および二次電池１２の各電池の残量と、エネルギー推定部１８２により推定されたエネルギーとから、ハイブリッド移動体１０が補給ステーション２０に到着したときにおける燃料電池１１および二次電池１２の残量（予測値）をそれぞれ算出する（ステップＳ２３１）。なお、各電池の残量の予測値を算出する際は、現在の各電池の使用比率を前提とする。

【0088】

次に、消費比率決定部３１３は、ステップＳ２３１で算出された各電池の残量と、ハイブリッド移動体１０がその次の補給ステーションまで移動するのに必要となるエネルギーとから、補給エネルギー（すなわち、その次の補給ステーションに到達するのに必要なエネルギー）を算出する（ステップＳ２３２）。

【0089】

次に、消費比率決定部３１３は、補給ステーション２０の供給可能量が補給エネルギー以上となるように燃料電池１１と二次電池１２の消費の比率を決定する（ステップＳ２３３）。たとえば、補給ステーション２０の燃料ガスの供給可能量が少ない場合、二次電池１２の消費の比率が大きくなるように、反対に、充電電力の供給可能量が少ない場合、燃料電池１１の消費の比率が大きくなるように比率が決定される。

【0090】

上記のように決定された消費の比率は、管理サーバ３０からハイブリッド移動体１０に送信される（ステップＳ２４）。そして、ハイブリッド移動体１０（燃料電池制御部１８３）は、管理サーバ３０から受信した消費の比率に基づいて、燃料電池１１の発電電力を制御する（ステップＳ１４）。当該制御により燃料電池１１と二次電池１２のバランス制御が行われる。

【0091】

以上、実施形態に係る制御方法を説明した。図６に示すように、ハイブリッド移動体１０はステップＳ１１～ステップＳ１４を所定の周期で繰り返し実行する。同様に、管理サーバ３０はステップＳ２１～ステップＳ２４を所定の周期で繰り返し実行する。なお、ハイブリッド移動体１０が補給ステーション２０に近づくにつれて、実行の周期を短くしてもよい。これにより、制御誤差を小さくすることができる。

【0092】

上記の記載に基づいて、当業者であれば、本発明の追加の効果や種々の変形を想到できるかもしれないが、本発明の態様は、上述した実施形態に限定されるものではない。特許請求の範囲に規定された内容およびその均等物から導き出される本発明の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲で種々の追加、変更および部分的削除が可能である。

【0093】

ハイブリッド移動体１０の制御部１８における各部は、ハイブリッド移動体１０内のプロセッサが所定のプログラムを実行してソフトウェアによる処理がハードウェア資源を用いて具体的に実現されるものであってもよいし、実装されているハードウェア自身により実現されるものであってもよい。管理サーバ３０の制御部３１についても同様である。

【0094】

制御部１８、３１をソフトウェアで構成する場合には、少なくとも一部の機能を実現するプログラムをフレキシブルディスクやＣＤ－ＲＯＭ等の記録媒体に収納し、コンピュータに読み込ませて実行させてもよい。記録媒体は、磁気ディスクや光ディスク等の着脱可能なものに限定されず、ハードディスク装置やメモリなどの固定型の記録媒体でもよい。

【0095】

また、ハイブリッド移動体制御システムの少なくとも一部の機能を実現するプログラムを、インターネット等の通信回線（無線通信も含む）を介して頒布してもよい。さらに、同プログラムを暗号化したり、変調をかけたり、圧縮した状態で、インターネット等の有線回線や無線回線を介して、あるいは記録媒体に収納して頒布してもよい。

【符号の説明】

【0096】

１ ハイブリッド移動体制御システム
１０ ハイブリッド移動体
１１ 燃料電池
１１ａ 燃料ガスタンク
１２ 二次電池
１３ 推進モータ
１４ 電力供給部
１５ａ，１５ｂ コンバータ
１５ｃ，１５ｄ インバータ
１６ インレット
１７ プロペラ
１８ 制御部
１８１ 情報取得部
１８２ エネルギー推定部
１８３ 燃料電池制御部
１８４ 推進モータ制御部
１８５ 情報出力部
２０ 補給ステーション
２１ 燃料ガス供給部
２２ 電力供給部
２３ サーバ
２３１ 情報取得部
２３２ 情報出力部
３０ 管理サーバ
３１ 制御部
３１１ 情報取得部
３１２ 供給可能量推定部
３１３ 消費比率決定部
３２ 通信部
３３ 記憶部
３３１ 運航管理データベース
Ｂ 直流バス
Ｎ 通信ネットワーク

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】