JP5346255B2 - 電源供給装置 - Google Patents

Description

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。

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−出力電圧特性の傾斜角度が異なっている。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−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。

特開平１０−２４８２５３号公報

しかしながら、２台の電源機器の出力電流−出力電圧特性の傾斜角度が異なっ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つためには、２台の電源機器の出力電流−出力電圧特性の両方を水平移動する必要があり、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、残りの電源機器が、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きる。

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。

本発明は上記の点に鑑みて為されたものであり、その目的は、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にある。

請求項１の発明は、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と、燃料電池を入力電源とし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前記商用電源用電源機器と並列運転して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が変化したか否かを判定する判定手段と、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制御手段とを備え、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電流−出力電圧特性をシフトする調整手段を有し、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り小さくなるように第１の期間を設定し、前記負荷電流の変化後、前記第１の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電流−出力電圧特性をシフトさせることを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、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第１の期間を長く設定することを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１または２の発明において、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第２の期間、一定に保ち、前記第２の期間が経過した後、前記第１の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電流−出力電圧特性をシフトさせることを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１または２の発明において、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第１の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電流−出力電圧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第２の期間、一定に保ち、前記第２の期間が経過した後、前記第１の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電流−出力電圧特性をシフトさせることを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項４の発明において、前記制御手段は、前記第１の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り小さくなるように当該第１の期間を設定することを特徴とする。

請求項６の発明は、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と、燃料電池を入力電源とし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前記商用電源用電源機器と並列運転して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と、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制御手段とを備え、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電流−出力電圧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り小さくなるように第１の期間を設定し、前記負荷電流の変化後、前記第１の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電流−出力電圧特性をシフトさせることを特徴とする。

請求項７の発明は、請求項６の発明において、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第２の期間、一定に保ち、前記第２の期間が経過した後、前記第１の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電流−出力電圧特性をシフトさせることを特徴とする。

請求項８の発明は、請求項３〜５，７のいずれか１項の発明において、前記第２の期間は予め固定されていることを特徴とする。

請求項９の発明は、請求項１〜８のいずれか１項の発明において、二次電池が接続され、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ことを特徴とする。

請求項１の発明によれば、負荷電流が変化したときに、第１の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第１の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、請求項１の発明によれば、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。

請求項２の発明によれば、負荷電流変化率が大きいほど第１の期間を長く設定することによって、第１の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。

請求項３の発明によれば、負荷電流が変化したときに常に第２の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。

請求項４の発明によれば、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第２の期間、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。

請求項５の発明によれば、第１の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り小さくなるように第１の期間を設定することによって、第１の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。

請求項６の発明によれば、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り小さくなるように第１の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。

請求項７の発明によれば、負荷電流が変化した時点から第２の期間、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。

請求項８の発明によれば、例えば第２の期間が数ミリ秒間〜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っ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。一方、例えば第２の期間が数十秒間〜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。

請求項９の発明によれば、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り大きい場合に、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。

本発明の実施形態の要部を示すブロック図である。 同上の構成図である。 同上に係る第１の電源機器の回路図である。 同上に係る第２の電源機器の回路図である。 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−出力電圧特性を示す図、（ｂ）が第１の電源機器の出力電流−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。 同上に係る第２の電源機器の動作を説明する図である。 同上に係る第２の電源機器の出力電流−出力電圧特性のシフトについて説明する図である。 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。 同上に係る電源供給装置において、（ａ）がＦＣコンバータの出力電流−出力電圧特性を示す図、（ｂ）が第１の電源機器の出力電流−出力電圧特性を示す図である。 同上に係る電源供給装置において、（ａ）がＦＣコンバータの出力電流−出力電圧特性を示す図、（ｂ）が第１の電源機器の出力電流−出力電圧特性を示す図である。 同上に係る電源供給装置の動作を説明する図である。

（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１０１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）１０２とが設けられ、直流電力供給部１０１の出力端部に接続した直流供給線路Ｗｄｃを通して直流機器１０２に直流電力が供給される。直流電力供給部１０１と直流機器１０２との間には、直流供給線路Ｗｄｃ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Ｗｄｃ上で直流電力供給部１０１から直流機器１０２への給電を制限ないし遮断する直流ブレーカ１１４が設けられる。

直流供給線路Ｗｄｃ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り、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り直流供給線路Ｗｄｃ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Ｗｄｃは、直流電力供給部１０１を介して宅内サーバ１１６に接続される。宅内サーバ１１６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り、宅内網において直流機器１０２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、ＩＰ電話機のような情報系の直流機器１０２からなる情報機器システムＫ１０１、照明器具のような照明系の直流機器１０２からなる照明システムＫ１０２，Ｋ１０５、来客対応や侵入者の監視などを行う直流機器１０２からなる玄関システムＫ１０３、火災感知器のような警報系の直流機器１０２からなる住警器システムＫ１０４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っている。

上述した直流ブレーカ１１４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Ｋ１０１、照明システムＫ１０２および玄関システムＫ１０３、住警器システムＫ１０４、照明システムＫ１０５に関連付けて４個の直流ブレーカ１１４を設けている。１台の直流ブレーカ１１４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Ｗｄｃの系統を分割する接続ボックス１２１が設けられる。図示例においては、照明システムＫ１０２と玄関システムＫ１０３との間に接続ボックス１２１が設けられている。

情報機器システムＫ１０１としては、壁コンセントあるいは床コンセントの形態で家屋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１３１に接続される直流機器１０２からなる情報機器システムＫ１０１が設けられる。

照明システムＫ１０２，Ｋ１０５としては、家屋Ｈに先行配置される照明器具（直流機器１０２）からなる照明システムＫ１０２と、天井に先行配置される引掛シーリング１３２に接続する照明器具（直流機器１０２）からなる照明システムＫ１０５とが設けられる。引掛シーリング１３２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り付ける。

照明システムＫ１０２を構成する直流機器１０２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Ｗｄｃに接続されたスイッチ１４１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Ｋ１０５を構成する直流機器１０２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Ｗｄｃに接続されたスイッチ１４２から通信信号を用いて与えることができる。すなわち、スイッチ１４１，１４２は直流機器１０２とともに通信の機能を有している。また、スイッチ１４１，１４２の操作によらず、宅内網の別の直流機器１０２あるいは宅内サーバ１１６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１３１、引掛シーリング１３２には、任意の直流機器１０２を接続することができ、接続された直流機器１０２に直流電力を出力するから、以下では直流コンセント１３１、引掛シーリング１３２を区別する必要がない場合には「直流アウトレット」と呼ぶ。

これらの直流アウトレットは、直流機器１０２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、直流アウトレットは接触式で給電を行う。直流アウトレットに接続された直流機器１０２が通信機能を有する場合には、直流供給線路Ｗｄｃ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１０２だけではなく直流アウトレットにも通信機能が設けられている。

宅内サーバ１１６は、宅内網に接続されるだけではなく、インターネットを構築する広域網ＮＴに接続される接続口を有している。宅内サーバ１１６が広域網ＮＴに接続されている場合には、広域網ＮＴに接続されたコンピュータサーバであるセンタサーバ２００によるサービスを享受することができる。

センタサーバ２００が提供するサービスには、広域網ＮＴを通して宅内網に接続された機器（主として直流機器１０２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。このサービスにより、パーソナルコンピュータ、インターネットＴＶ、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。

宅内サーバ１１６は、広域網ＮＴに接続されたセンタサーバ２００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、ＩＰ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１１６は、センタサーバ２００との通信機能を用いることにより、広域網ＮＴに接続された通信端末からセンタサーバ２００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２００は、宅内の機器と広域網ＮＴ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ーバ２００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イベントが生じたときには、宅内の機器からセンタサーバ２００に通知し、センタサーバ２００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１１６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。宅内サーバ１１６では、ＵＰｎＰ（Universal Plug and Play）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１１６はブラウザ機能を有する表示器１１７を備え、検出した機器の一覧を表示器１１７に表示する。この表示器１１７はタッ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１１７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１１６の利用者（施工業者あるいは家人）は、表示器１１７の画面上で機器の監視ないし制御が可能になる。表示器１１７は宅内サーバ１１６とは分離して設けてもよい。

宅内サーバ１１６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１１６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１１６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、機器であるスイッチの操作により、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１０１は、基本的には、宅外から供給される商用電源ＡＣ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ＡＣは、分電盤１１０に内器として取り付けられた主幹ブレーカ１１１を通して、スイッチング電源を含むＡＣ／ＤＣコンバータ１１２に入力される。ＡＣ／ＤＣコンバータ１１２から出力される直流電力は、協調制御部１１３を通して各直流ブレーカ１１４に接続される。

直流電力供給部１０１には、商用電源ＡＣから電力が供給されない期間（例えば商用電源ＡＣの停電期間）に備えて二次電池１６２が設けられている。二次電池１６２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１６１や燃料電池１６３を併用することも可能になっている。商用電源ＡＣから直流電力を生成するＡＣ／ＤＣコンバータ１１２を備える主電源に対して、太陽電池１６１や二次電池１６２や燃料電池１６３は分散電源になる。なお、図示していないが、二次電池１６２は、充電を制御する回路部を含んでいる。

二次電池１６２は、商用電源ＡＣや太陽電池１６１、燃料電池１６３によって適時充電され、二次電池１６２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１６２の充放電や主電源と分散電源との協調は、協調制御部１１３により行われる。すなわち、協調制御部１１３は、直流電力供給部１０１を構成する主電源および分散電源から直流機器１０２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１０２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１１３にＤＣ／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１１４に接続された直流機器１０２）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Ｗｄｃ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。ＤＣ／ＤＣコンバータは、直流ブレーカ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１１２を１個だけ図示しているが、複数個のＡＣ／ＤＣコンバータ１１２を並設することが可能であり、複数個のＡＣ／ＤＣコンバータ１１２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１１２の台数を増減させるのが望ましい。

上述したＡＣ／ＤＣコンバータ１１２、協調制御部１１３、直流ブレーカ１１４、太陽電池１６１、二次電池１６２、燃料電池１６３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１０２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１０２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１１１から出力された交流電力をＡＣ／ＤＣコンバータ１１２により直流電力に変換するために、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１２を分電盤１１０内に配置しているが、主幹ブレーカ１１１の出力側において分電盤１１０内に設けた分岐ブレーカ（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ＡＣ／ＤＣ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１０１を設けることができるから、直流電力供給部１０１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１０２との間の直流供給線路Ｗｄｃの距離が小さくなるから、直流供給線路Ｗｄｃ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１１１および分岐ブレーカを分電盤１１０に収納し、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１２と協調制御部１１３と直流ブレーカ１１４と宅内サーバ１１６とを分電盤１１０とは別の盤に収納してもよい。

続いて、直流電力供給部１０１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は、並列運転して直流電力を直流機器（負荷機器）１０２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（６ａ〜６ｃ）とで構成されている。

第１の電源機器５は、出力電流Ｉｏ１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Ｖｏ１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Ｖｉ１（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を入力電源として直流電力を直流機器１０２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Ｖｏ１を検出する電圧検出手段５０と、基準電圧Ｖ２と電圧検出手段５０の検出電圧Ｖ１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Ｓ１を生成するスイッチング制御手段５１と、スイッチング制御手段５１からのパルス幅変調信号Ｓ１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５００，５０１による分割電圧が入力される電圧ホロア５０２とを備えており、第１の電源機器５の出力電圧Ｖｏ１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）Ｖ１および基準電圧Ｖ２が入力されるスイッチングＩＣ５１０を備えている。

スイッチングＩＣ５１０は、基準電圧Ｖ２と検出電圧Ｖ１との差分電圧（Ｖ２−Ｖ１）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Ｓ１をスイッチング素子５２０に出力する。つまり、スイッチングＩＣ５１０は、出力電圧Ｖｏ１（検出電圧Ｖ１）が常に一定となるように、パルス幅変調信号Ｓ１のオンデューティ幅を設定する。

ＤＣ／ＤＣ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Ｖｉ１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ＩＣ５１０からのパルス幅変調信号Ｓ１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５２２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Ｖｏ１として直流機器１０２（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Ｉｏ１の大きさに関わらず出力電圧Ｖｏ１を一定の直流電圧とする出力電流−出力電圧特性から外れないようにフィードバ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Ｉｏ２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Ｖｏ２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−出力電圧特性を、Ｖｏ２＝−αＩｏ２＋Ｖ０（α＞０、Ｖ０＞０）と表わすことができる。上記の出力電流−出力電圧特性では、Ｖｏ２＋αＩｏ２はＶ０で一定値となる。α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６ａには太陽電池１６１が接続され、第２の電源機器６ｂには二次電池１６２が接続され、第２の電源機器６ｃには燃料電池１６３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１６１〜１６３から入力電圧Ｖｉ２（図４参照）が入力される。つまり、第２の電源機器６ａは、太陽電池１６１を入力電源として直流電力を直流機器１０２に供給する太陽電池用電源機器（ＰＶコンバータ）であり、第２の電源機器６ｂは、二次電池１６２を入力電源として直流電力を直流機器１０２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６ｃは、燃料電池１６３を入力電源として直流電力を直流機器１０２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Ｉｏ２を検出する電流検出手段６０と、出力電圧Ｖｏ２を検出する電圧検出手段６１と、電圧検出手段６１の検出電圧Ｖ５と電流検出手段６０から出力される電圧Ｖ８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Ｓ２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６２からのパルス幅変調信号Ｓ２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６３０を有するＤＣ／ＤＣ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Ｉｏ２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ＩＣ６０１と、電流ＩＣ６０１の出力電圧Ｖ３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ア６０４とを備えており、出力電流Ｉｏ２を検出する。

電圧検出手段６１は、直列接続の２つの抵抗器６１０，６１１と、抵抗器６１０，６１１による分割電圧が入力される電圧ホロア６１２とを備えており、出力電圧Ｖｏ２を検出する。

スイッチング制御手段６２は、電圧検出手段６１の検出電圧（電圧ホロア６１２の出力電圧）Ｖ５および後述の電圧Ｖ８が入力されるスイッチングＩＣ６２０を備えている。

ＤＣ／ＤＣコンバータ６３は、入力側から順に、平滑コンデンサ６３１と、インダクタ６３２と、スイッチング素子６３０と、ダイオード６３３と、平滑コンデンサ６３４とを備えており、スイッチング素子６３０のオンオフ動作によって入力電圧Ｖｉ２を昇圧する。

調整手段６４は、後述の制御部７３（図１参照）から出力電流Ｉｏ２の指示値を取得するＣＰＵ６４０と、ＣＰＵ６４０の出力電圧Ｖ６を分割する２つの抵抗器６４１，６４２と、抵抗器６４１，６４２による分割電圧が入力される非反転増幅回路６４３とを備えている。

ＣＰＵ６４０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１０２への電力供給時において、制御部７３からの指示値に基づいて、出力電流Ｉｏ２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１０２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）７０と、太陽電池１６１および燃料電池１６３の供給可能範囲ならびに二次電池１６２の残量を検出する残量検出部７１と、負荷電流検出部７０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）７２と、各第２の電源機器６の出力電流Ｉｏ２の大きさを制御する制御部（制御手段）７３とを備えている。

負荷電流検出部７０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１０２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１０２から必要な電流を検出して、直流機器１０２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。

残量検出部７１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１０２への電力供給時）において、上記時間間隔で二次電池１６２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１６２の残量を検出する。

判定部７２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７２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１６３の種類と性能によって適宜選択され、例えば１００Ｗ／数分などの値である。燃料電池１６３の定格が４０Ｖである場合、閾値は２．５Ａ／数分つまり約１Ａ／分である。

制御部７３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１０２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７３は、各第２の電源機器６の調整手段６４のそれぞれに対して、出力電流Ｉｏ２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Ｉｏ２の電流値を直接表わす値であってもよいし、出力電流Ｉｏ２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Ｉｏ２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ＣＰＵ６４０は、制御部７３（図１参照）からの指示値に応じた大きさの出力電圧Ｖ６を出力する。非反転増幅回路６４３の出力電圧Ｖ７は、ＣＰＵ６４０の出力電圧Ｖ６が大きくなるにつれて大きくなっていき、ＣＰＵ６４０の出力電圧Ｖ６が小さくなるにつれて小さくなっていく。

また、電流検出手段６０には、電圧ホロア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Ｖ７と電流検出手段６０の検出電圧（電圧ホロア６０４の出力電圧）Ｖ４との差分電圧（Ｖ７−Ｖ４）に比例した電圧Ｖ８（＝β（Ｖ７−Ｖ４）（β＞０））をスイッチングＩＣ６２０に出力する。したがって、検出電圧Ｖ４が同じ大きさであっても、制御部７３からの指示値に応じて出力電圧Ｖ６および出力電圧Ｖ７が大きくなった場合、スイッチングＩＣ６２０に出力される電圧Ｖ８も大きくなる。逆に、出力電圧Ｖ６および出力電圧Ｖ７が小さくなった場合、スイッチングＩＣ６２０に出力される電圧Ｖ８も小さくなる。なお、βの大きさは、後述のスイッチングＩＣ６２０において、電圧Ｖ８が検出電圧Ｖ５と演算できるように設定される。

スイッチングＩＣ６２０は、電圧Ｖ８と検出電圧Ｖ５との差分電圧（Ｖ８−Ｖ５）つまり電圧（βＶ７−（Ｖ５＋βＶ４））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Ｓ２をスイッチング素子６３０に出力する。具体的には、電圧（βＶ７−（Ｖ５＋βＶ４））がこれまでよりも大きくなると、スイッチングＩＣ６２０は、電圧（βＶ７−（Ｖ５＋βＶ４））が小さくなるように（電圧（βＶ７−（Ｖ５＋βＶ４））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Ｓ２のオンデューティ幅を広く設定する。逆に、電圧（βＶ７−（Ｖ５＋βＶ４））がこれまでよりも小さくなると、スイッチングＩＣ６２０は、電圧（βＶ７−（Ｖ５＋βＶ４））が大きくなるように（電圧（βＶ７−（Ｖ５＋βＶ４））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Ｓ２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ＩＣ６２０からのパルス幅変調信号Ｓ２が抵抗器６３５を介してゲートに入力される。スイッチング素子６３０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６３２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６３２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６３４で平滑される。平滑コンデンサ６３４で平滑された直流電圧は、出力電圧Ｖｏ２として直流機器１０２（図１参照）に出力される。

上記の動作により、出力電流Ｉｏ２（検出電圧Ｖ４）がこれまでよりも大きくなると、電圧（βＶ７−（Ｖ５＋βＶ４））がこれまでよりも小さくなるが、電圧（βＶ７−（Ｖ５＋βＶ４））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Ｖｏ２（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Ｉｏ２（検出電圧Ｖ４）がこれまでよりも小さくなると、電圧（βＶ７−（Ｖ５＋βＶ４））がこれまでよりも大きくなるが、電圧（βＶ７−（Ｖ５＋βＶ４））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Ｖｏ２（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（βＶ７−（Ｖ５＋βＶ４））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Ｉｏ２が大きくなると出力電圧Ｖｏ２が単調（直線上）に小さくなる出力電流−出力電圧特性（Ｖｏ２＋αＩｏ２が一定値である特性）から外れないようにフィードバック制御を行うことができる。

このような出力電流−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Ｖｏ２が第１の電源機器５の出力電圧Ｖｏ１に合わせ込まれ、出力電圧Ｖｏ２が出力電圧Ｖｏ１に合わせ込まれたときの出力電流Ｉｏ２を出力する。

ここで、出力電流Ｉｏ２が減少した場合、出力電圧Ｖｏ２は、図６の出力電流−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Ｖｏ２が大きくなると、出力電流Ｉｏ２は大きくなり、その結果、検出電圧Ｖ４も大きくなる（図６の（Ｂ））。検出電圧Ｖ４が大きくなると、電圧（βＶ７−（Ｖ５＋βＶ４））が小さくなることにより、パルス幅変調信号Ｓ２のオンデューティ幅が狭くなり、出力電圧Ｖｏ２（検出電圧Ｖ５）は小さくなる（図６の（Ｃ））。これにより、出力電圧Ｖｏ２は出力電圧Ｖｏ１に合わせ込まれる。

一方、出力電流Ｉｏ２が増加した場合、出力電圧Ｖｏ２は、図６の出力電流−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Ｖｏ２が小さくなると、出力電流Ｉｏ２は小さくなり、その結果、検出電圧Ｖ４も小さくなる（図６の（Ｅ））。検出電圧Ｖ４が小さくなると、電圧（βＶ７−（Ｖ５＋βＶ４））が大きくなることにより、パルス幅変調信号Ｓ２のオンデューティ幅が広くなり、出力電圧Ｖｏ２（検出電圧Ｖ５）は大きくなる（図６の（Ｆ））。これにより、出力電圧Ｖｏ２は出力電圧Ｖｏ１に合わせ込まれる。

続いて、このような第２の電源機器６に対して、直流機器１０２側の総使用電流（負荷電流Ｉ_Ｌ）が大きくなり、出力電圧Ｖｏ２（検出電圧Ｖ５）が一定のもとで、出力電流Ｉｏ２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Ｖ７および電圧Ｖ８（＝β（Ｖ７−Ｖ４））が大きくなる。このとき、電圧（βＶ７−（Ｖ５＋βＶ４））が大きくなるので、パルス幅変調信号Ｓ２のオンデューティ幅は広くなり、出力電圧Ｖｏ２は一時的に出力電圧Ｖｏ１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Ｖｏ２に所定電圧を加算することに相当する。出力電圧Ｖｏ２が大きくなると、出力電流Ｉｏ２（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（βＶ７−（Ｖ５＋βＶ４））は小さくなるので、パルス幅変調信号Ｓ２のオンデューティ幅は狭くなる。その結果、出力電圧Ｖｏ２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Ｖｏ２は出力電圧Ｖｏ１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−出力電圧特性）との交点の出力電流Ｉｏ２が指示値（電流値Ｉ１）になるように第２の電源機器６の出力電流−出力電圧特性をシフトしたことになり、指示値通りの出力電流Ｉｏ２を出力する。

これに対して、負荷電流Ｉ_Ｌが小さくなり、出力電圧Ｖｏ２（検出電圧Ｖ５）が一定のもとで、出力電流Ｉｏ２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Ｖ７および電圧Ｖ８（＝β（Ｖ７−Ｖ４））が小さくなる。このとき、電圧（βＶ７−（Ｖ５＋βＶ４））が小さくなるので、パルス幅変調信号Ｓ２のオンデューティ幅は狭くなり、出力電圧Ｖｏ２は一時的に出力電圧Ｖｏ１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Ｖｏ２に所定電圧を減算することに相当する。出力電圧Ｖｏ２が小さくなると、出力電流Ｉｏ２（検出電圧Ｖ４）も小さくなる（図７の（Ｅ））。検出電圧Ｖ４が小さくなると、電圧（βＶ７−（Ｖ５＋βＶ４））は大きくなるので、パルス幅変調信号Ｓ２のオンデューティ幅は広くなる。その結果、出力電圧Ｖｏ２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Ｖｏ２は出力電圧Ｖｏ１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−出力電圧特性）との交点の出力電流Ｉｏ２が指示値（電流値Ｉ０）になるように第２の電源機器６の出力電流−出力電圧特性をシフトしたことになり、指示値通りの出力電流Ｉｏ２を出力する。

上記のように第２の電源機器６の出力電流−出力電圧特性がシフトした後も、シフト前と同様、第２の電源機器６の出力電圧Ｖｏ２が第１の電源機器５の出力電圧Ｖｏ１に合わせ込まれ、出力電圧Ｖｏ２が出力電圧Ｖｏ１に合わせ込まれたときの出力電流Ｉｏ２を出力する。

上記より、負荷電流Ｉ_Ｌが変化したときに、各第２の電源機器６において、制御部７３からの指示値に基づいて、図７に示すように、出力電流−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Ｖｏ２が第１の電源機器５の出力電圧Ｖｏ１に合わせ込まれ、出力電圧Ｖｏ２が出力電圧Ｖｏ１と同じ大きさであるときの出力電流Ｉｏ２を直流機器１０２に出力することができる。これにより、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Ｉｏ２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Ｖｏ２が第１の電源機器５の出力電圧Ｖｏ１に合わせ込まれることで、上記出力電圧Ｖｏ２を定電圧に保つことができる。その結果、直流機器１０２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−出力電圧特性を示し、（ｂ）が第１の電源機器５の出力電流−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Ｉ１１が指示されて第２の電源機器６の出力電流−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Ｉｏ２をＩ１２からＩ１１に増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１０２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１０２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１６１や二次電池１６２が接続されると、直流機器１０２への電力供給は、太陽電池１６１の場合は日射に影響し、二次電池１６２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Ｉｏ２が大きくなるにつれて単調に出力電圧Ｖｏ２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１６３が接続されている第２の電源機器６（ＦＣコンバータ６ｃ）の出力電圧Ｖｏｃが第１の電源機器５の出力電圧Ｖｏ１に合わせ込まれたときのＦＣコンバータ６ｃの出力電流Ｉｏｃ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６ｃ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１１（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Ｔ１で、ＦＣコンバータ６ｃの出力電圧Ｖｏｃが第１の電源機器５の出力電圧Ｖｏ１に合わせ込まれたときのＦＣコンバータ６ｃの出力電流Ｉｏｃ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６ｃの出力電流−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１１（ｂ）に示すようにＦＣコンバータ６ｃの出力電圧Ｖｏｃが第１の電源機器５の出力電圧Ｖｏ１に合わせ込まれたときのＦＣコンバータ６ｃの出力電流Ｉｏｃを負荷電流Ｉ_Ｌが変化した時点から第２の期間Ｔ２、一定に保つように、ＦＣコンバータ６ｃの調整手段６４をフィードバック制御する。第２の期間Ｔ２が経過した後、制御部７３は、第１の期間Ｔ１でＦＣコンバータ６ｃの出力電流Ｉｏｃ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６ｃの出力電流−出力電圧特性をシフトさせる。

第１の期間Ｔ１は、燃料電池１６３の耐久性が低下しない変化率（数分間で１００Ｗ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Ｔ１におけるＦＣコンバータ６ｃの出力電流Ｉｏｃ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Ｉｏｃ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Ｔ１を可変させる。このとき、第１の期間Ｔ１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Ｔ１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Ｔ１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Ｔ１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Ｔ１を一意に決定することができる。

第２の期間Ｔ２は、第１の電源機器５の出力電流Ｉｏ１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、ＦＣコンバータ６ｃの出力電流Ｉｏｃが負荷電流Ｉ_Ｌより大きい場合、二次電池１６２を充電するようにＦＣコンバータ６ｃを制御する。つまり、制御部７３は、上記の場合に、二次電池１６２の放電モードと充電モードとを切り替える。ＦＣコンバータ６ｃは、出力電流Ｉｏｃから直流機器１０２への出力分を差し引いた残りの出力分で二次電池１６２を充電する。

上記より、制御部７３は、燃料電池１６３の供給可能能力が高いときに、出力電流Ｉｏｃから直流機器１０２への出力分を差し引いた残りの出力分で二次電池１６２を充電することによって、燃料電池１６３による供給の無駄をなくすことができるので、燃料電池１６３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８〜１１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Ｉ０を検出する（図８のＳ１）。ＦＣコンバータ６ｃの出力電流Ｉｏｃの電流値がＩ１であり、第１の電源機器５の出力電流Ｉｏ１の電流値がＩ２である場合、電流値の関係はＩ０＝Ｉ１＋Ｉ２となる。通常はＩ２＝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Ｉ０からＩ５に変化した場合（図１１参照）、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（Ｓ２）。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Ｔ２が経過するまで図９（ａ），図１１（ｂ）に示すようにＦＣコンバータ６ｃの出力電流Ｉｏｃが電流値Ｉ１で固定されるようにＦＣコンバータ６ｃを制御する（Ｓ３）。第１の電源機器５の出力電流Ｉｏ１は、図９（ｂ），図１１（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Ｉ２からＩ３に増加する。電流値の関係はＩ５＝Ｉ１＋Ｉ３となる。

第２の期間Ｔ２が経過した後、制御部７３は、第１の期間Ｔ１が経過するまでに、ＦＣコンバータ６ｃの出力電流Ｉｏｃ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６ｃ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Ｉ２が０である場合、電流値Ｉ２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Ｉ２が０以外の値（Ｉ２＞０）であっても同様に、電流値Ｉ２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６ｃ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６ｃの出力電流−出力電圧特性をシフトし、指示値の大きさの出力電流Ｉｏｃを直流機器１０２に供給する。ＦＣコンバータ６ｃの出力電流Ｉｏｃは、図１１（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Ｉｏ１は減少していく。なお、上記指示値は、電流値Ｉ２を最初の値に戻すことが望ましいのであって、電流値Ｉ２を最初の値に必ず戻す必要はない。

一方、ステップＳ２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１１（ａ）に示すようにすぐにＦＣコンバータ６ｃの出力電流Ｉｏｃ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６ｃに送信する（Ｓ４）。ＦＣコンバータ６ｃは、制御部７３から指示値を受け取ると、負荷電流Ｉ_Ｌが変化した時点から第１の期間Ｔ１が経過するまでに、調整手段６４を用いてＦＣコンバータ６ｃの出力電流−出力電圧特性をシフトし、図１０（ａ）に示すように指示値通りの電流値Ｉ４の出力電流Ｉｏｃを直流機器１０２に供給する。第１の期間Ｔ１が経過した時点における第１の電源機器５の出力電流Ｉｏ１は、図１０（ｂ）に示すように電流値Ｉ２である。

負荷電流Ｉ_Ｌ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Ｓ１からステップＳ４までの動作を行えばよい。ただし、負荷電流Ｉ_Ｌが非常に小さくなって第１の電源機器５の電流出力が停止し（出力電流Ｉｏ１が０になり）、さらにＦＣコンバータ６ｃの出力電流Ｉｏｃ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Ｉｏｃの可変幅の最下限以下になった場合）、出力電流Ｉｏｃが負荷電流Ｉ_Ｌより大きくなり（Ｓ５）、ＦＣコンバータ６ｃは、二次電池１６２を充電モードにし、出力電流Ｉｏｃから直流機器１０２への出力分を差し引いた残りの出力分で二次電池１６２を充電する（Ｓ６）。

電源供給装置３は、ステップＳ１からステップＳ６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１６３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Ｉｏｃ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Ｓ１からステップＳ６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_Ｌが変化したときに、第１の期間Ｔ１におけるＦＣコンバータ６ｃ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第１の期間Ｔ１を設定することによって、燃料電池１６３を入力電源とするＦＣコンバータ６ｃの出力電流Ｉｏｃ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１６３の追従が遅くても、ＦＣコンバータ６ｃの出力電流Ｉｏｃが負荷電流Ｉ_Ｌに追従するまでの間、商用電源ＡＣ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１０２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Ｉｏ１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、ＦＣコンバータ６ｃの出力電流Ｉｏｃが負荷電流Ｉ_Ｌに追従する場合、必ずしも出力電流Ｉｏｃ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Ｉｏｃ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Ｔ１におけるＦＣコンバータ６ｃの出力電流Ｉｏｃ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Ｔ１を長く設定することによって、第１の期間Ｔ１においてＦＣコンバータ６ｃの出力電流Ｉｏｃ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１６３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ＦＣコンバータ６ｃの出力電流Ｉｏｃ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Ｔ２、ＦＣコンバータ６ｃの出力電流Ｉｏｃ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、ＦＣコンバータ５の出力電流Ｉｏｃを変化させて、ＦＣコンバータ６ｃの出力電流Ｉｏｃ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１０２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Ｔ２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ＦＣコンバータ６ｃの出力電流Ｉｏｃ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１０２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１６３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ＦＣコンバータ６ｃの出力電流Ｉｏｃが負荷電流Ｉ_Ｌより大きくなった場合であっても、出力電流Ｉｏｃの残り出力分で二次電池１６２を充電することによって、燃料電池１６３の定出力性を保つことができるので、燃料電池１６３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１１（ｂ）に示すようにＦＣコンバータ６ｃの出力電流Ｉｏｃの電流値を常に第２の期間Ｔ２、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、ＦＣコンバータ６ｃの出力電流Ｉｏｃを負荷電流Ｉ_Ｌが変化した時点から第２の期間Ｔ２、一定に保つように、ＦＣコンバータ６ｃの調整手段６４をフィードバック制御する。第２の期間Ｔ２が経過した後、制御部７３は、第１の期間Ｔ１が経過するまでに出力電流Ｉｏｃ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６ｃの出力電流−出力電圧特性をシフトさせる。

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Ｔ１は、燃料電池１６３の耐久性が低下しない変化率（数分間で１００Ｗ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Ｔ１におけるＦＣコンバータ６ｃの出力電流Ｉｏｃ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Ｉｏｃ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Ｔ１を可変させる。このとき、第１の期間Ｔ１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Ｔ２は、第１の電源機器５の出力電流Ｉｏ１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９〜１１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Ｉ０を検出する。ＦＣコンバータ６ｃの出力電流Ｉｏｃの電流値がＩ１であり、第１の電源機器５の出力電流Ｉｏ１の電流値がＩ２である場合、電流値の関係はＩ０＝Ｉ１＋Ｉ２となる。通常はＩ２＝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Ｉ０からＩ５に変化した場合（図１１参照）、制御部７３は、負荷電流Ｉ_Ｌが変化してから第２の期間Ｔ２が経過するまで図９（ａ），図１１（ｂ）に示すようにＦＣコンバータ６ｃの出力電流Ｉｏｃが電流値Ｉ１で固定されるようにＦＣコンバータ６ｃを制御する。第１の電源機器５の出力電流Ｉｏ１は、図９（ｂ），図１１（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Ｉ２からＩ３に増加する。電流値の関係はＩ５＝Ｉ１＋Ｉ３となる。

第２の期間Ｔ２が経過した後、制御部７３は、第１の期間Ｔ１が経過するまでに、ＦＣコンバータ６ｃの出力電流Ｉｏｃ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６ｃ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Ｉ２が０である場合、電流値Ｉ２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Ｉ２が０以外の値（Ｉ２＞０）であっても同様に、電流値Ｉ２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６ｃ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６ｃの出力電流−出力電圧特性をシフトし、指示値の大きさの出力電流Ｉｏｃを直流機器１０２に供給する。ＦＣコンバータ６ｃの出力電流Ｉｏｃは、図１１（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Ｉｏ１は減少していく。なお、上記指示値は、電流値Ｉ２を最初の値に戻すことが望ましいのであって、電流値Ｉ２を最初の値に必ず戻す必要はない。

負荷電流Ｉ_Ｌ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が非常に小さくなって第１の電源機器５の電流出力が停止し（出力電流Ｉｏ１が０になり）、さらにＦＣコンバータ６ｃの出力電流Ｉｏｃ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Ｉｏｃの可変幅の最低下限以下になった場合）、出力電流Ｉｏｃが負荷電流Ｉ_Ｌより大きくなり、ＦＣコンバータ６ｃは、二次電池１６２を充電モードにし、出力電流Ｉｏｃから直流機器１０２への出力分を差し引いた残りの出力分で二次電池１６２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１６３を入力電源とするＦＣコンバータ６ｃの出力電流Ｉｏｃ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１６３の追従が遅くても、ＦＣコンバータ６ｃの出力電流Ｉｏｃが負荷電流Ｉ_Ｌに追従するまでの間、商用電源ＡＣ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１０２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Ｉｏ１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Ｔ２が経過してからＦＣコンバータ６ｃの出力電流Ｉｏｃを負荷電流Ｉ_Ｌに追従させることによって、ＦＣコンバータ６ｃの出力電流Ｉｏｃ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、ＦＣコンバータ６ｃの出力電流Ｉｏｃを一定にする第２の期間Ｔ２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７３は、判定部７２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１１（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Ｔ１にかけて、ＦＣコンバータ６ｃの出力電流Ｉｏｃ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６ｃの出力電流−出力電圧特性をシフトさせる。その結果、ＦＣコンバータ６ｃの出力電流Ｉｏｃ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Ｔ１は、燃料電池１６３の耐久性が低下しない変化率（数分間で１００Ｗ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Ｔ１におけるＦＣコンバータ６ｃの出力電流Ｉｏｃ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Ｉｏｃ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Ｔ１を可変させる。このとき、第１の期間Ｔ１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。

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ＦＣコンバータ６ｃの出力電流Ｉｏｃを一定にする第２の期間Ｔ２が設けられていなくても、燃料電池１６３の動作を急峻に変化させることがないため、燃料電池１６３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、ＦＣコンバータ６ｃの出力電流Ｉｏｃの変化率が上記閾値より小さくなるようにして上記出力電流Ｉｏｃを負荷電流Ｉ_Ｌ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。

本実施形態の制御部７３は、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、ＦＣコンバータ６ｃの出力電流Ｉｏｃ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Ｔ１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７３は、負荷電流Ｉ_Ｌの変化後、第１の期間Ｔ１でＦＣコンバータ６ｃの出力電流Ｉｏｃが負荷電流Ｉ_Ｌに追従するように、ＦＣコンバータ６ｃの調整手段６４を制御してＦＣコンバータ６ｃの出力電流−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未満であると判定された場合、制御部７３は、上記のような動作を行わない。

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Ｔ１は、燃料電池１６３の耐久性が低下しない変化率（数分間で１００Ｗ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Ｔ１におけるＦＣコンバータ６ｃの出力電流Ｉｏｃ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Ｉｏｃ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Ｔ１を可変させる。このとき、第１の期間Ｔ１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。

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Ｔ１におけるＦＣコンバータ６ｃの出力電流Ｉｏｃの変化率が閾値より小さくなるように第１の期間Ｔ１を設定することによって、燃料電池１６３を入力電源とするＦＣコンバータ６ｃの出力電流Ｉｏｃ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、燃料電池１６３の動作を急峻に変化させることがないので、燃料電池１６３の耐久性の低下を抑えることができる。

また、燃料電池１６３の追従が遅くても、ＦＣコンバータ６ｃの出力電流Ｉｏｃが負荷電流Ｉ_Ｌに追従するまでの間、商用電源ＡＣ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１０２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、ＦＣコンバータ６ｃの出力電流Ｉｏｃを負荷電流Ｉ_Ｌ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Ｉｏ１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、ＦＣコンバータ６ｃの出力電流Ｉｏｃを一定にする第２の期間Ｔ２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。

本実施形態の制御部７３は、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、すぐにＦＣコンバータ６ｃの出力電流Ｉｏｃを負荷電流Ｉ_Ｌに追従させるのではなく、負荷電流Ｉ_Ｌが変化した時点から第２の期間Ｔ２、出力電流Ｉｏｃを一定に保つように、ＦＣコンバータ６ｃの調整手段６４を制御する。第２の期間Ｔ２が経過した後、制御部７３は、第１の期間Ｔ１でＦＣコンバータ６ｃの出力電流Ｉｏｃが変化後の負荷電流Ｉ_Ｌに追従するように、調整手段６４を制御してＦＣコンバータ６ｃの出力電流−出力電圧特性をシフトさせる。

第２の期間Ｔ２は、第１の電源機器５の出力電流Ｉｏ１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。

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Ｔ１は、燃料電池１６３の耐久性が低下しない変化率（数分間で１００Ｗ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Ｔ１におけるＦＣコンバータ６ｃの出力電流Ｉｏｃ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Ｉｏｃ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Ｔ１を可変させる。このとき、第１の期間Ｔ１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。

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Ｔ２、ＦＣコンバータ６ｃの出力電流Ｉｏｃ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、ＦＣコンバータ６ｃの出力電流Ｉｏｃを変化させて、ＦＣコンバータ６ｃの出力電流Ｉｏｃ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Ｔ１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ＦＣコンバータ６ｃの出力電流Ｉｏｃ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Ｔ１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Ｉｏｃ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Ｔ１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１６３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Ｔ１を固定してもよい。具体的には、燃料電池１６３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ＦＣコンバータ６ｃの出力電流Ｉｏｃ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Ｔ１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Ｔ２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Ｔ２が設定されることによって、すぐに停止させられる直流機器１０２の使用の場合（直流機器１０２の一時使用の場合）に、あえてＦＣコンバータ６ｃの出力電流Ｉｏｃを変化させないようにすることができるので、燃料電池１６３の負荷を増加させないようにすることができ、燃料電池１６３の劣化を防止することができる。

１０２ 直流機器（負荷機器）
１６２ 二次電池
１６３ 燃料電池
３ 電源供給装置
４ 複数台の電源機器
５ 第１の電源機器（商用電源用電源機器）
６ 第２の電源機器
６ｃ ＦＣコンバータ（燃料電池用電源機器）
６４ 調整手段
７ 監視装置
７０ 負荷電流検出部（負荷電流検出手段）
７２ 判定部（判定手段，変化率判定手段）
７３ 制御部（制御手段）
ＡＣ 商用電源
Ｉ_Ｌ 負荷電流
Ｉｏ１，Ｉｏ２（Ｉｏａ〜Ｉｏｃ） 出力電流

Claims (9)

1. 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と、
   燃料電池を入力電源とし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前記商用電源用電源機器と並列運転して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が変化したか否かを判定する判定手段と、
   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制御手段とを備え、
   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電流−出力電圧特性をシフトする調整手段を有し、
   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り小さくなるように第１の期間を設定し、前記負荷電流の変化後、前記第１の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電流−出力電圧特性をシフトさせる
   ことを特徴とする電源供給装置。
2. 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第１の期間を長く設定する
   ことを特徴とする請求項１記載の電源供給装置。
3. 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第２の期間、一定に保ち、前記第２の期間が経過した後、前記第１の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電流−出力電圧特性をシフトさせることを特徴とする請求項１または２記載の電源供給装置。
4. 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第１の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電流−出力電圧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第２の期間、一定に保ち、前記第２の期間が経過した後、前記第１の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電流−出力電圧特性をシフトさせる
   ことを特徴とする請求項１または２記載の電源供給装置。
5. 前記制御手段は、前記第１の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り小さくなるように当該第１の期間を設定することを特徴とする請求項４記載の電源供給装置。
6. 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と、
   燃料電池を入力電源とし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前記商用電源用電源機器と並列運転して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と、
   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制御手段とを備え、
   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電流−出力電圧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り小さくなるように第１の期間を設定し、前記負荷電流の変化後、前記第１の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電流−出力電圧特性をシフトさせる
   ことを特徴とする電源供給装置。
7. 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第２の期間、一定に保ち、前記第２の期間が経過した後、前記第１の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電流−出力電圧特性をシフトさせることを特徴とする請求項６記載の電源供給装置。
8. 前記第２の期間は予め固定されていることを特徴とする請求項３〜５，７のいずれか１項に記載の電源供給装置。
9. 二次電池が接続され、
   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
   ことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の電源供給装置。

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