(57)【要約】  【課題】  燃料電池の寿命低下のおそれがない燃料電池システムを提供する。  【解決手段】  燃料電池スタック１と二次電池３の並列システムであって、燃料電池スタック１と、燃料電池スタック１に燃料を供給する燃料供給部２と、二次電池３と、二次電池３の出力電圧を所定の電圧に変換して出力するＤＣ／ＤＣコンバータ４とを備え、前記所定の電圧が、燃料電池スタック１の出力電力が最大であるときの燃料電池スタック１の出力電圧の値以上であることを特徴とする燃料電池システム。【選択図】      図１
2006310246.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池と、前記燃料電池に燃料を供給する燃料供給部と、蓄電デバイスと、前記蓄電デバイスの出力電圧を所定の電圧に変換して出力するＤＣ／ＤＣコンバータとを備え、前記燃料電池と前記蓄電デバイスの並列システムである燃料電池システムにおいて、
前記所定の電圧が、前記燃料電池の出力電力が最大であるときの前記燃料電池の出力電圧の値以上であることを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
前記燃料供給部が、定期的に所定量の燃料を前記燃料電池に供給するとともに、前記燃料電池において使用されなかった燃料を回収する請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記燃料供給部が、前記燃料電池システムの出力に基づく電力を動作電源として用いる請求項１または請求項２に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記燃料電池の出力端と前記ＤＣ／ＤＣコンバータとが直接接続される請求項１〜３のいずれかに記載の燃料電池システム。
【請求項５】
前記ＤＣ／ＤＣコンバータの動作をＯＮ／ＯＦＦ制御するＯＮ／ＯＦＦ制御回路を備え、
前記ＯＮ／ＯＦＦ制御回路は、前記燃料電池の出力電圧が所定値より大きければ前記ＤＣ／ＤＣコンバータの動作をＯＦＦにし、前記燃料電池の出力電圧が前記所定値より大きくなければ前記ＤＣ／ＤＣコンバータの動作をＯＮにする請求項１〜４のいずれかに記載の燃料電池システム。
【請求項６】
外部負荷が燃料電池システムに対して要求する電力である負荷電力を検出する負荷電力検出部と、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータから前記外部負荷に電力が供給されているか否かを判定する出力電力判定部と、
前記負荷電力検出部の検出結果及び前記出力電力判定部の判定結果を入力し、前記負荷電力が閾値未満であるにもかかわらず前記ＤＣ／ＤＣコンバータから前記外部負荷に電力が供給されていれば、前記燃料電池に燃料を供給するように前記燃料供給部を制御する供給燃料量制御部とを備える請求項１〜５のいずれかに記載の燃料電池システム。
【請求項７】
燃料電池と蓄電デバイスの並列システムである燃料電池システムであって、
前記燃料電池の出力電流を制限値以下に制限する燃料電池電流制限手段を備え、
前記制限値が、安定稼働状態での使用が所定の時間経過し初期状態に比べて出力低下が生じた時において前記燃料電池の安定稼働状態での出力電力が最大であるときの前記燃料電池の出力電流の値以下であることを特徴とする燃料電池システム。
【請求項８】
燃料電池と蓄電デバイスの並列システムである燃料電池システムであって、
前記燃料電池の出力電圧を制限値以上に制限する燃料電池電圧制限手段を備え、
前記制限値が、前記燃料電池の安定稼働状態での出力電力が最大であるときの前記燃料電池の出力電圧の値以上であることを特徴とする燃料電池システム。
【請求項９】
燃料電池と蓄電デバイスの並列システムである燃料電池システムであって、
前記燃料電池の出力電流を第１の制限値以下に制限する燃料電池電流制限手段と、前記燃料電池の出力電圧を第２の制限値以上に制限する燃料電池電圧制限手段とを備え、
前記第１の制限値が、安定稼働状態での使用が所定の時間経過し初期状態に比べて出力低下が生じた時において前記燃料電池の安定稼働状態での出力電力が最大であるときの前記燃料電池の出力電流の値以下であり、
前記第２の制限値が、前記燃料電池の安定稼働状態での出力電力が最大であるときの前記燃料電池の出力電圧の値以上であることを特徴とする燃料電池システム。
【請求項１０】
燃料電池と蓄電デバイスの並列システムである燃料電池システムであって、
前記燃料電池と、前記蓄電デバイスと、前記蓄電デバイスの出力電圧を変換するＤＣ／ＤＣコンバータと、前記燃料電池の出力を用いて前記蓄電デバイスを充電する充電回路と、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ及び前記充電回路の電力制御によって前記燃料電池の動作点を最大出力電力動作点とする制御部とを備えることを特徴とする燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池と蓄電デバイスの並列システムである燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、燃料電池と蓄電デバイスの並列システムである燃料電池システムが種々開発されている（例えば、特許文献１参照）。ここで、従来の燃料電池システムの一構成例を図１４に示す。
【０００３】
図１４に示す燃料電池システムは、燃料電池と蓄電デバイスの並列システムであって、燃料電池スタック１と、燃料供給部２と、蓄電デバイスである二次電池３と、ＤＣ／ＤＣコンバータ４と、逆流防止ダイオード５とを備えている。燃料供給部２は、定期的に所定量の燃料を燃料電池スタック１に供給するとともに、燃料電池スタック１において使用されなかった燃料を回収する。燃料電池スタック１の出力端が逆流防止ダイオード５のアノードに接続され、二次電池３の正極がＤＣ／ＤＣコンバータ４の入力端に接続される。また、逆流防止ダイオード５のカソードとＤＣ／ＤＣコンバータ４の出力端が共通接続され、負荷６に接続される。
【特許文献１】特開２００４−７１２６０号公報
【特許文献２】特開２００５−１２３１１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
燃料供給部２が定期的に所定量の燃料を燃料電池スタック１に供給するので、燃料電池スタック１の電流−電圧特性及び電流−電力特性は図１５に示すようになる。図１５中のＴI-V、ＴI-Pはそれぞれ燃料電池スタック１の出力電流−出力電圧特性曲線、燃料電池スタック１の出力電流−出力電力特性曲線を示している。
【０００５】
燃料電池スタック１は出力電流に応じて出力電圧が変化し、出力電流が増加するほど出力電圧が低下する。出力電力が最大であるときの出力電流の値Ｉｐｍａｘは燃料供給部２から燃料電池スタック１に供給される燃料量によって決まる。Ｉｐｍａｘより大きい電流領域において燃料電池スタック１の動作は不安定であり、Ｉｐｍａｘより大きい電流領域で燃料電池スタック１が動作を継続すると燃料電池スタック１の寿命低下につながる。そして、従来の燃料電池システムでは負荷６の状態によって燃料電池スタック１がＩｐｍａｘより大きい電流領域で動作を継続するおそれがあった。
【０００６】
本発明は、上記の問題点に鑑み、燃料電池の寿命低下のおそれがない燃料電池システ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】
【０００７】
上記目的を達成するために本発明に係る燃料電池システムは、燃料電池と、前記燃料電池に燃料を供給する燃料供給部と、蓄電デバイスと、前記蓄電デバイスの出力電圧を所定の電圧に変換して出力するＤＣ／ＤＣコンバータとを備え、前記燃料電池と前記蓄電デバイスの並列システムである燃料電池システムであって、前記所定の電圧を、前記燃料電池の出力電力が最大であるときの前記燃料電池の出力電圧の値以上にしている。前記蓄電デバイスとしては、例えば二次電池や電気二重層コンデンサ等が挙げられる。
【０００８】
このような構成によると、前記所定の電圧を、前記燃料電池の出力電力が最大であるときの前記燃料電池の出力電圧の値以上にしているので、前記燃料電池の出力電力が最大であるときの前記燃料電池の出力電圧の値より小さい電圧領域で前記燃料電池が動作することがない。これにより、燃料電池の寿命が低下するおそれがなくなる。
【０００９】
また、前記燃料供給部が、定期的に所定量の燃料を前記燃料電池に供給するとともに、前記燃料電池において使用されなかった燃料を回収してもよい。これにより、未使用燃料を再利用することができる。
【００１０】
また、前記燃料供給部が、前記燃料電池システムの出力に基づく電力を動作電源として用いるようにしてもよい。これにより、燃料供給部用の電源を別途設ける必要がなくなる。
【００１１】
また、燃料電池システムの効率向上の観点から、前記燃料電池の出力端と前記ＤＣ／ＤＣコンバータとが直接接続されるようにしてもよい。このような構成によると、前記燃料電池の出力側に逆流防止ダイオードが接続されないので、逆流防止ダイオードでの電力損失分だけ燃料電池システムの効率を向上させることができる。
【００１２】
また、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの動作をＯＮ／ＯＦＦ制御するＯＮ／ＯＦＦ制御回路を備え、前記ＯＮ／ＯＦＦ制御回路が、前記燃料電池の出力電圧が所定値より大きければ前記ＤＣ／ＤＣコンバータの動作をＯＦＦにし、前記燃料電池の出力電圧が前記所定値より大きくなければ前記ＤＣ／ＤＣコンバータの動作をＯＮにするようにしてもよい。なお、前記所定値は、前記所定の電圧より若干大きい値にする。
【００１３】
このような構成によると、前記ＤＣ／ＤＣコンバータが外部負荷に電力を供給するときのみ前記ＤＣ／ＤＣコンバータが動作するので、前記ＤＣ／ＤＣコンバータが外部負荷に電力を供給しないときに前記ＤＣ／ＤＣコンバータにおいて無駄な電力が消費されなくなり、燃料電池システムの効率を向上させることができる。
【００１４】
また、外部負荷が燃料電池システムに対して要求する電力である負荷電力を検出する負荷電力検出部と、前記ＤＣ／ＤＣコンバータから前記外部負荷に電力が供給されているか否かを判定する出力電力判定部と、前記負荷電力検出部の検出結果及び前記出力電力判定部の判定結果を入力し、前記負荷電力が閾値未満であるにもかかわらず前記ＤＣ／ＤＣコンバータから前記外部負荷に電力が供給されていれば、前記燃料電池に燃料を供給するように前記燃料供給部を制御する供給燃料量制御部とを備えてもよい。
【００１５】
このような構成によると、前記負荷電力が閾値未満であるにもかかわらず前記ＤＣ／ＤＣコンバータから前記外部負荷に電力が供給されていれば、前記燃料電池に燃料が供給されるので、燃料電池の燃料不足を解消することができる。
【００１６】
また、上記目的を達成するために本発明に係る燃料電池システムは、燃料電池と蓄電デバイスの並列システムである燃料電池システムであって、前記燃料電池の出力電流を制限値以下に制限する燃料電池電流制限手段を備え、前記制限値が、安定稼働状態での使用が所定の時間経過し初期状態に比べて出力低下が生じた時において前記燃料電池の安定稼働状態での出力電力が最大であるときの前記燃料電池の出力電流の値以下であるようにしている。前記蓄電デバイスとしては、例えば二次電池や電気二重層コンデンサ等が挙げられる。
【００１７】
前記制限値を前記燃料電池の安定稼働状態での出力電力が最大であるときの前記燃料電池の出力電流の値以下に設定しているので、前記燃料電池の安定稼働状態での出力電力が最大であるときの前記燃料電池の出力電流の値より大きい電流領域で前記燃料電池が動作することがない。これにより、前記燃料電池の寿命が低下するおそれがなくなる。さらに、前記制限値を安定稼働状態での使用が所定の時間経過し初期状態に比べて出力低下が生じた時において前記燃料電池の安定稼働状態での出力電力が最大であるときの前記燃料電池の出力電流の値以下に設定しているので、安定稼働状態での使用が所定の時間経過し初期状態に比べて出力低下が生じても前記燃料電池を安定領域にて動作させることができる。
【００１８】
また、上記目的を達成するために本発明に係る燃料電池システムは、燃料電池と蓄電デバイスの並列システムである燃料電池システムであって、前記燃料電池の出力電圧を制限値以上に制限する燃料電池電圧制限手段を備え、前記制限値が、前記燃料電池の安定稼働状態での出力電力が最大であるときの前記燃料電池の出力電圧の値以上であるようにしている。前記蓄電デバイスとしては、例えば二次電池や電気二重層コンデンサ等が挙げられる。
【００１９】
前記制限値を前記燃料電池の安定稼働状態での出力電力が最大であるときの前記燃料電池の出力電圧の値以上に設定しているので、前記燃料電池の安定稼働状態での出力電力が最大であるときの前記燃料電池の出力電圧の値より小さい電圧領域で前記燃料電池が動作することがない。これにより、前記燃料電池の寿命が低下するおそれがなくなる。さらに、安定稼働状態での使用が所定の時間経過し初期状態に比べて出力低下が生じても前記燃料電池を安定領域にて動作させることができる。
【００２０】
また、上記目的を達成するために本発明に係る燃料電池システムは、燃料電池と蓄電デバイスの並列システムである燃料電池システムであって、前記燃料電池の出力電流を第１の制限値以下に制限する燃料電池電流制限手段と、前記燃料電池の出力電圧を第２の制限値以上に制限する燃料電池電圧制限手段とを備え、前記第１の制限値が、安定稼働状態での使用が所定の時間経過し初期状態に比べて出力低下が生じた時において前記燃料電池の安定稼働状態での出力電力が最大であるときの前記燃料電池の出力電流の値以下であり、前記第２の制限値が、前記燃料電池の安定稼働状態での出力電力が最大であるときの前記燃料電池の出力電圧の値以上であるようにしている。前記蓄電デバイスとしては、例えば二次電池や電気二重層コンデンサ等が挙げられる。
【００２１】
このような構成によると、安定稼働状態での使用が所定の時間経過し初期状態に比べて出力低下が生じる前、安定稼働状態での使用が所定の時間経過し初期状態に比べて出力低下が生じた後ともに、前記燃料電池の寿命が低下するおそれがなくなる。さらに、初期状態でも前記燃料電池の電力を十分に取り出すことができ、長時間使用後も前記燃料電池の出力電力の大幅な低下を防止することができる。
【００２２】
また、上記目的を達成するために本発明に係る燃料電池システムは、燃料電池と蓄電デバイスの並列システムである燃料電池システムであって、前記燃料電池と、前記蓄電デバイスと、前記蓄電デバイスの出力電圧を変換するＤＣ／ＤＣコンバータと、前記燃料電池の出力を用いて前記蓄電デバイスを充電する充電回路と、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ及び前記充電回路の電力制御によって前記燃料電池の動作点を最大出力電力動作点とする制御部とを備えるようにしている。前記蓄電デバイスとしては、例えば二次電池や電気二重層コンデンサ等が挙げられる。
【００２３】
このような構成によると、前記燃料電池が常に最大電力を出力するので、前記燃料電池の能力を最大限引き出せるとともに前記燃料電池を常に安定領域にて動作させることができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によると、燃料電池の寿命低下のおそれがない燃料電池システムを実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明の実施形態について図面を参照して以下に説明する。本発明に係る燃料電池システムの一構成例を図１に示す。なお、図１において図１４と同一の部分には同一の符号を付す。
【００２６】
図１に示す本発明に係る燃料電池システムは、燃料電池と蓄電デバイスの並列システムであって、燃料電池スタック１と、燃料供給部２と、蓄電デバイスである二次電池３と、ＤＣ／ＤＣコンバータ４とを備えている。燃料供給部２は、定期的に所定量の燃料を燃料電池スタック１に供給するとともに、燃料電池スタック１において使用されなかった燃料を回収する。また、二次電池３の正極がＤＣ／ＤＣコンバータ４の入力端に接続される。更に、燃料電池スタック１の出力端とＤＣ／ＤＣコンバータ４の出力端が共通接続され、負荷６に接続される。
【００２７】
なお、燃料供給部２は、燃料電池システムの出力に基づく電力を動作電源として用いる。即ち、図１では説明の便宜上燃料供給部２と負荷６とを分けて図示しているが、実際には燃料供給部２が負荷６の一部を構成している。
【００２８】
ここで、ＤＣ／ＤＣコンバータ４の出力電圧設定値Ｖｏｐと燃料電池スタック１の出力電圧との関係について図２を参照して説明する。なお、図２において図１５と同一の部分には同一の符号を付し詳細な説明を省略する。本発明に係る燃料電池システムでは、ＤＣ／ＤＣコンバータ４の出力電圧設定値Ｖｏｐを、燃料電池スタック１の出力電力が最大であるときの燃料電池スタック１の出力電圧の値Ｖｍｉｎ以上に設定している。
【００２９】
図１に示す本発明に係る燃料電池システムは、燃料電池と蓄電デバイスである二次電池の並列システムであるので、燃料電池スタック１とＤＣ／ＤＣコンバータ４のうち出力電圧が高い方のみから負荷６に電力が供給され、燃料電池スタック１とＤＣ／ＤＣコンバータ４の出力電圧が等しい場合には燃料電池スタック１とＤＣ／ＤＣコンバータ４の双方から負荷６に電力が供給される。
【００３０】
本発明に係る燃料電池システムは、負荷６が軽負荷である場合、燃料電池スタック１の出力電圧はＤＣ／ＤＣコンバータ４の出力電圧よりも高くなり、燃料電池スタック１のみから負荷６に電力が供給される。負荷６の負荷が増大して負荷６から要求される電力が増大すると、それに応じて燃料電池スタック１の出力電力も増大するので、燃料電池スタック１の出力電圧は減少する。そして、負荷６の負荷が増大して、燃料電池スタック１の出力電圧がＤＣ／ＤＣコンバータ４の出力電圧設定値Ｖｏｐと等しくなると、燃料電池スタック１とＤＣ／ＤＣコンバータ４の双方から負荷６に電力が供給される。それから更に負荷６の負荷が増大して負荷６から要求される電力が増大しても、燃料電池スタック１の出力電圧がＤＣ／ＤＣコンバータ４の出力電圧設定値Ｖｏｐより小さくなることはなく、負荷６から要求される電力に対する燃料電池スタック１の出力電力不足は二次電池３の出力電力によって補われる。
【００３１】
このように、本発明に係る燃料電池システムは、ＤＣ／ＤＣコンバータ４の出力電圧設定値Ｖｏｐを、燃料電池スタック１の出力電力が最大であるときの燃料電池スタック１の出力電圧の値Ｖｍｉｎ以上に設定しているので、Ｖｍｉｎより小さい電圧領域（＝Ｉｐｍａｘより大きい電流領域）で燃料電池スタック１が動作することがない。これにより、燃料電池スタック１の寿命が低下するおそれがなくなる。
【００３２】
また、燃料電池システムの効率向上の観点から、図１に示す本発明に係る燃料電池システムは、図１４に示す従来の燃料電池システムと異なり逆流防止ダイオード５を設けない構成としている。燃料電池スタック１は二次電池のように逆充電（電圧の高い電池から電圧の低い電池への充電）することはないので、逆流防止ダイオード５を設けなくても何ら問題は生じない。そして、逆流防止ダイオード５を設けないことで、逆流防止ダイオード５での電力損失分だけ燃料電池システムの効率を向上させることができる。
【００３３】
上述したように、燃料電池システムでは逆流防止ダイオードを設けない構成が望ましいが、逆流防止ダイオードを設けた構成の燃料電池システムにも本発明を適用することができる。図１４に示す逆流防止ダイオードを設けた構成の燃料電池システムにおいて、ＤＣ／ＤＣコンバータ４の出力電圧設定値Ｖｏｐを、燃料電池スタック１の出力電力が最大であるときの燃料電池スタック１の出力電圧の値Ｖｍｉｎ以上に設定すると、燃料電池スタック１の出力電圧がＤＣ／ＤＣコンバータ４の出力電圧設定値Ｖｏｐと逆流防止ダイオードの順方向電圧Ｖｆとを加算した値未満にならないので、Ｖｍｉｎより小さい電圧領域（＝Ｉｐｍａｘより大きい電流領域）で燃料電池スタック１が動作することがない。したがって、燃料電池スタック１の寿命が低下するおそれがなくなる。
【００３４】
次に、本発明に係る燃料電池システムの他の構成例を図３に示す。なお、図３において図１と同一の部分には同一の符号を付し詳細な説明を省略する。また、図３に示す燃料電池システムでは、図１に示す燃料電池システムと同様に、ＤＣ／ＤＣコンバータ４の出力電圧設定値Ｖｏｐを、燃料電池スタック１の出力電力が最大であるときの燃料電池スタック１の出力電圧の値Ｖｍｉｎ以上に設定している。
【００３５】
図３に示す燃料電池システムは、図１に示す燃料電池システムにＯＮ／ＯＦＦ制御回路７を新たに設けた構成である。ＯＮ／ＯＦＦ制御回路７は、燃料電池スタック１の出力電圧を検出し、燃料電池スタック１の出力電圧が所定値より大きいか否かを判定する。そして、ＯＮ／ＯＦＦ制御回路７は、燃料電池スタック１の出力電圧が所定値より大きければＤＣ／ＤＣコンバータ４に電圧変換動作を停止させ、燃料電池スタック１の出力電圧が所定値より大きくなければＤＣ／ＤＣコンバータ４に電圧変換動作を行わせる。ここで、所定値は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４の出力電圧設定値Ｖｏｐより若干大きい値にする。
【００３６】
これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ４が負荷６に電力を供給するときのみＤＣ／ＤＣコンバータ４が動作するので、ＤＣ／ＤＣコンバータ４が負荷６に電力を供給しないときにＤＣ／ＤＣコンバータ４において無駄な電力が消費されなくなり、燃料電池システムの効率を向上させることができる。
【００３７】
なお、逆流防止ダイオードを設けた構成の燃料電池システムであっても、上述したようにＯＮ／ＯＦＦ制御回路７を設けることで、ＤＣ／ＤＣコンバータ４が負荷６に電力を供給しないときにＤＣ／ＤＣコンバータ４において無駄な電力が消費されなくなり、燃料電池システムの効率を向上させることができる。しかしながら、燃料電池システムの効率向上の観点から、図３に示すような逆流防止ダイオードを設けない構成が望ましい。
【００３８】
また、図３に示す燃料電池システムにおいて、ＤＣ／ＤＣコンバータ４の出力電圧設定値Ｖｏｐを、燃料電池スタック１の出力電力が最大であるときの燃料電池スタック１の出力電圧の値Ｖｍｉｎ以上に設定しなければ、燃料電池の寿命低下のおそれをなくすという本発明の目的を達成することができないが、ＯＮ／ＯＦＦ制御回路７を設けているので燃料電池システムの効率を向上させることができる。燃料電池と蓄電デバイスの並列システムである燃料電池システムであれば、図３に示す構成に限定されることなく、ＯＮ／ＯＦＦ制御回路７を設けることにより、燃料電池システムの効率を向上させることができる。
【００３９】
次に、本発明に係る燃料電池システムの更に他の構成例を図４に示す。なお、図４において図１と同一の部分には同一の符号を付し詳細な説明を省略する。また、図４に示す燃料電池システムでは、図１に示す燃料電池システムと同様に、ＤＣ／ＤＣコンバータ４の出力電圧設定値Ｖｏｐを、燃料電池スタック１の出力電力が最大であるときの燃料電池スタック１の出力電圧の値Ｖｍｉｎ以上に設定している。
【００４０】
また、燃料電池スタック１の電流−電圧特性及び電流−電力特性を図５に示す。なお、図５において図２と同一の部分には同一の符号を付す。燃料電池スタック１に定期的に所定量の燃料を供給していても、未使用燃料の回収ロス、周辺温度上昇による蒸発等により燃料濃度が変化する。そして、燃料濃度が薄くなると、燃料電池スタック１の出力電流−出力電圧特性曲線、燃料電池スタック１の出力電流−出力電力特性曲線はそれぞれＴI-V’、ＴI-P’となり、燃料電池スタック１から取り出し得る電力が設計スペックよりも少なくなる。このような状態を燃料不足という。
【００４１】
図４に示す燃料電池システムは、図１に示す燃料電池システムに負荷電力検出部８、出力電力判定部９、及び供給燃料量制御部１０を新たに設けた構成である。
【００４２】
負荷電力検出部８は、負荷６が燃料電池システムに対して要求する電力（以下、負荷電力という）を検出し、その検出結果を供給燃料量制御部１０に出力する。例えば、負荷６がＤＣ／ＤＣコンバータである場合、当該ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧は所定の設定値に固定されるので当該ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流を検出することによって負荷電力検出部８は負荷電力を検出することができる。
【００４３】
出力電力判定部９は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４から負荷６に電力が供給されているか否かを判定し、その判定結果を供給燃料量制御部１０に出力する。出力電力判定部９は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４の入力電流または出力電流を検出し、その検出した電流の値が零でなければＤＣ／ＤＣコンバータ４から負荷６に電力が供給されていると判定し、検出した電流の値が零であればＤＣ／ＤＣコンバータ４から負荷６に電力が供給されていないと判定する。
【００４４】
供給燃料量制御部１０は、負荷電力が閾値Ｐｔｈ未満であるにもかかわらずＤＣ／ＤＣコンバータ４から負荷６に電力が供給されていれば、燃料電池の燃料不足であると判断し、不定期であっても燃料電池スタック１に燃料を供給するように燃料供給部２を制御する。なお、Ｉ0以上Ｉｏｐ未満の電流領域において、負荷電力が閾値Ｐｔｈ未満であるにもかかわらずＤＣ／ＤＣコンバータ４から負荷６に電力が供給される。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ４から負荷６への電力供給が開始された際の負荷電力が小さいほど燃料電池の燃料不足量が大きいので、供給燃料量を増加させることが望ましい。
【００４５】
供給燃料量制御部１０が、負荷電力が閾値Ｐｔｈ未満であるにもかかわらずＤＣ／ＤＣコンバータ４から負荷６に電力が供給されている場合に、燃料電池の燃料不足であると判断し、不定期であっても燃料電池スタック１に燃料を供給するように燃料供給部２を制御するので、燃料電池の燃料不足を解消することができる。
【００４６】
なお、逆流防止ダイオードを設けた構成の燃料電池システムであっても、上述したように負荷電力検出部８、出力電力判定部９、及び供給燃料量制御部１０を設けることで、燃料電池の燃料不足を解消することができる。しかしながら、燃料電池システムの効率向上の観点から、図４に示すような逆流防止ダイオードを設けない構成が望ましい。
【００４７】
また、図４に示す燃料電池システムにおいて、ＤＣ／ＤＣコンバータ４の出力電圧設定値Ｖｏｐを、燃料電池スタック１の出力電力が最大であるときの燃料電池スタック１の出力電圧の値Ｖｍｉｎ以上に設定しなければ、燃料電池の寿命低下のおそれをなくすという本発明の目的を達成することができないが、負荷電力検出部８、出力電力判定部９、及び供給燃料量制御部１０を設けているので燃料電池の燃料不足を解消することができる。燃料電池と蓄電デバイスの並列システムである燃料電池システムであれば、図４に示す構成に限定されることなく、負荷電力検出部８、出力電力判定部９、及び供給燃料量制御部１０を設けることにより、燃料電池の燃料不足を解消することができる。
【００４８】
本発明の範囲は上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。例えば、図３に示す構成と図４に示す構成を組み合わせた燃料電池システムを構成し、ＤＣ／ＤＣコンバータ４の出力電圧設定値Ｖｏｐを、燃料電池スタック１の出力電力が最大であるときの燃料電池スタック１の出力電圧の値Ｖｍｉｎ以上に設定するようにしてもよい。
【００４９】
次に、燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータを具備するタイプの本発明に係る燃料電池システムの一構成例を図６に示す。
【００５０】
図６に示す本発明に係る燃料電池システムは、燃料電池と蓄電デバイスの並列システムであって、燃料電池スタック１１と、燃料供給部１２と、蓄電デバイスである二次電池１３と、燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ１４と、二次電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ１５と、二次電池充電回路１６と、システム出力端子１７と、電流検出回路１８と、マイクロコンピュータ１９とを備えている。システム出力端子１７は正極端子と負極端子から成る直流出力端子である。
【００５１】
燃料供給部１２は、定期的に所定量の燃料を燃料電池スタック１１に供給するとともに、燃料電池スタック１１において使用されなかった燃料を回収する。燃料電池スタック１１が燃料電池スタック１１の出力電流を検出する電流検出回路１８を介して燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ１４の入力端に接続され、燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ１４の正極出力端がシステム出力端子１７の正極端子に接続される。二次電池１３が二次電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ１５の入力端と二次電池充電回路１６の出力端それぞれに接続され、二次電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ１５の正極出力端と二次電池充電回路１６の正極入力端がそれぞれシステム出力端子１７の正極端子に接続される。また、燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ１４の負極出力端、二次電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ１５の負極出力端、及び二次電池充電回路１６の負極入力端がそれぞれシステム出力端子１７の負極端子に接続される。マイクロコンピュータ１９は電流検出回路１８の検出結果に基づいて燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ１４を制御する。図６に示す本発明に係る燃料電池システムは、燃料電池システムの出力に基づく電力を燃料供給部１２の動作電源として用いており、システム起動時には二次電池１３の出力に基づく電力により燃料供給部１２を動作させている。
【００５２】
システム出力端子１７が電気機器（負荷）の直流入力端子に接続されることで、図６に示す本発明に係る燃料電池システムから電気機器に電力が供給される。
【００５３】
燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ１４は燃料電池スタック１１から出力される直流電圧を原則として所定値（ＰＶ１）の直流電圧に昇圧して出力し、二次電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ１５は二次電池１３から出力される直流電圧を所定値（ＰＶ２）の直流電圧に昇圧して出力する。なお、燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ１４の出力電圧値（ＰＶ１）が二次電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ１５の出力電圧値（ＰＶ２）より大きく設定されている。これにより、原則として燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ１４の出力電力のみがシステム出力端子１７を介して電気機器に供給される。
【００５４】
ただし、電気機器の要求する電力の増大により燃料電池スタック１１の出力電流が増大して制限値ＩLIMに達すると、マイクロコンピュータ１９は燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ１４の昇圧比を固定し、その結果、燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ１４の出力電圧が所定値（ＰＶ２）まで低下する。これにより、燃料電池スタック１１の出力電流が制限値ＩLIMに達すると、燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ１４の出力電圧値と二次電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ１５の出力電圧値とがともに所定値（ＰＶ２）になり、燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ１４の出力電力と二次電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ１５の出力電力がシステム出力端子１７を介して電気機器に供給され、燃料電池スタック１１の出力電流が制限値ＩLIMでクランプされる。
【００５５】
ここで、制限値ＩLIMは、初期状態において燃料電池スタック１１の出力電力が最大であるときの燃料電池スタック１１の出力電流の値Ｉｐｍａｘ以下に設定する（図７を参照）。これにより、Ｉｐｍａｘより大きい電流領域で燃料電池スタック１１が動作することがなくなるので、初期状態において燃料電池スタック１１の寿命が低下するおそれがなくなる。
【００５６】
燃料電池スタック１１は使用時間とともに出力が低下するという特徴を有する。このため、燃料電池スタック１１の電流−電圧特性及び電流−電力特性は図７に示すようになる。図７において、ＴI-V、ＴI-Pはそれぞれ燃料電池スタック１１の初期状態の出力電流−出力電圧特性曲線、燃料電池スタック１１の初期状態の出力電流−出力電力特性曲線を示しており、ＴI-V’、ＴI-P’はそれぞれ燃料電池スタック１１のＡ時間使用後の出力電流−出力電圧特性曲線、燃料電池スタック１１のＡ時間使用後の出力電流−出力電力特性曲線を示しており、ＴI-V’ ’、ＴI-P’ ’はそれぞれ燃料電池スタック１１のＢ（＞Ａ）時間使用後の出力電流−出力電圧特性曲線、燃料電池スタック１１のＢ（＞Ａ）時間使用後の出力電流−出力電力特性曲線を示している。
【００５７】
燃料電池スタック１１が上記のような特徴を有するため、燃料電池スタック１１を常に安定領域にて動作させるためには、最長使用時間（燃料電池システムの設定寿命）に達した場合でも燃料電池スタック１１が安定領域にて動作するように、最長使用時間経過時において燃料電池スタック１１の出力電力が最大であるときの燃料電池スタック１１の出力電流の値以下に制限値ＩLIMを設定する必要がある。例えば、Ｂ時間を最長使用時間とした場合、制限値ＩLIMを図７に示すように設定すると、初期状態における動作点、Ａ時間使用後における動作点、Ｂ時間使用後における動作点はそれぞれＯＰ１、ＯＰ２、ＯＰ３となり、燃料電池スタック１１を常に安定領域にて動作させることができる。ただし、最長使用時間経過時において燃料電池スタック１１の出力電力が最大であるときの燃料電池スタック１１の出力電流の値以下に制限値ＩLIMを設定すると、初期状態において燃料電池スタック１１が持っている能力を十分引き出せないという問題がある。
【００５８】
二次電池充電回路１６は、燃料電池スタック１１の出力電力が電気機器の要求する電力より大きい場合の余剰電力（＝燃料電池スタック１１の出力電力−燃料電池システムでの消費電力−電気機器の要求する電力）や負荷である電気機器が動作してないときの燃料電池スタック１１の出力電力を用いて二次電池１３を充電する。
【００５９】
次に、燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータを具備するタイプの本発明に係る燃料電池システムの他の構成例を図８に示す。なお、図８において図６と同一の部分には同一の符号を付し詳細な説明を省略する。
【００６０】
図８に示す本発明に係る燃料電池システムは、図６に示す本発明に係る燃料電池システムから電流検出回路１８及びマイクロコンピュータ１９を取り除き、燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ１４を燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ２０に置換した構成である。
【００６１】
燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ２０は、燃料電池スタック１１から出力される直流電圧を原則として所定値（ＰＶ１）の直流電圧に昇圧して出力する。これにより、原則として燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ２０の出力電力のみがシステム出力端子１７を介して電気機器に供給される。
【００６２】
ただし、燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ２０の昇圧比には上限があり、電気機器の要求する電力の増大により燃料電池スタック１１の出力電圧が低下して制限値ＶLIMに達すると、燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ２０の昇圧比が上限に達し燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ２０の出力電圧が所定値（ＰＶ２）に下がる。これにより、燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ２０の出力電力と二次電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ１５の出力電力がシステム出力端子１７を介して電気機器に供給され、燃料電池スタック１１の出力電圧が制限値ＶLIMでクランプされる。
【００６３】
ここで、制限値ＶLIMは、初期状態において燃料電池スタック１１の出力電力が最大であるときの燃料電池スタック１１の出力電圧の値Ｖｍｉｎ以上に設定する（図９を参照）。これにより、Ｖｍｉｎより小さい電圧領域（＝Ｉｐｍａｘより大きい電流領域）で燃料電池スタック１１が動作することがなくなるので、初期状態において燃料電池スタック１１の寿命が低下するおそれがなくなる。
【００６４】
燃料電池スタック１１は使用時間とともに出力が低下するという特徴を有する。このため、燃料電池スタック１１の電流−電圧特性及び電流−電力特性は図９に示すようになる。図９において、ＴI-V、ＴI-Pはそれぞれ燃料電池スタック１１の初期状態の出力電流−出力電圧特性曲線、燃料電池スタック１１の初期状態の出力電流−出力電力特性曲線を示しており、ＴI-V’、ＴI-P’はそれぞれ燃料電池スタック１１のＡ時間使用後の出力電流−出力電圧特性曲線、燃料電池スタック１１のＡ時間使用後の出力電流−出力電力特性曲線を示しており、ＴI-V’ ’、ＴI-P’ ’はそれぞれ燃料電池スタック１１のＢ（＞Ａ）時間使用後の出力電流−出力電圧特性曲線、燃料電池スタック１１のＢ（＞Ａ）時間使用後の出力電流−出力電力特性曲線を示している。
【００６５】
燃料電池スタック１１が上記のような特徴を有するため、燃料電池スタック１１を常に安定領域にて動作させるためには、初期状態において燃料電池スタック１１が安定領域にて動作するように、初期状態において燃料電池スタック１１の出力電力が最大であるときの燃料電池スタック１１の出力電圧の値以上に制限値ＶLIMを設定する必要がある。例えば、Ｂ時間を最長使用時間とした場合、制限値ＶLIMを図９に示すように設定すると、初期状態における動作点、Ａ時間使用後における動作点、Ｂ時間使用後における動作点はそれぞれＯＰ４、ＯＰ５、ＯＰ６となり、燃料電池スタック１１を常に安定領域にて動作させることができる。ただし、初期状態において燃料電池スタック１１の出力電力が最大であるときの燃料電池スタック１１の出力電圧の値以上に制限値ＶLIMを設定すると、使用時間が経過するにつれて燃料電池スタック１１の出力が大幅に低下するという問題がある。
【００６６】
次に、燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータを具備するタイプの本発明に係る燃料電池システムの更に他の構成例を図１０に示す。なお、図１０において図６と同一の部分には同一の符号を付し詳細な説明を省略する。
【００６７】
燃料電池スタック１１は使用時間とともに出力が低下するという特徴を有する。このため、燃料電池スタック１１の電流−電圧特性及び電流−電力特性は図１１に示すようになる。図１１において、ＴI-V、ＴI-Pはそれぞれ燃料電池スタック１１の初期状態の出力電流−出力電圧特性曲線、燃料電池スタック１１の初期状態の出力電流−出力電力特性曲線を示しており、ＴI-V’、ＴI-P’はそれぞれ燃料電池スタック１１のＡ時間使用後の出力電流−出力電圧特性曲線、燃料電池スタック１１のＡ時間使用後の出力電流−出力電力特性曲線を示しており、ＴI-V’ ’、ＴI-P’ ’はそれぞれ燃料電池スタック１１のＢ（＞Ａ）時間使用後の出力電流−出力電圧特性曲線、燃料電池スタック１１のＢ（＞Ａ）時間使用後の出力電流−出力電力特性曲線を示している。
【００６８】
図１０に示す本発明に係る燃料電池システムは、図６に示す本発明に係る燃料電池システムにおいて燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ１４を燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ２１に置換した構成である。
【００６９】
燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ２１は燃料電池スタック１１から出力される直流電圧を原則として所定値（ＰＶ１）の直流電圧に昇圧して出力する。なお、燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ２１の出力電圧値（ＰＶ１）が二次電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ１５の出力電圧値（ＰＶ２）より大きく設定されている。これにより、原則として燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ２１の出力電力のみがシステム出力端子１７を介して電気機器に供給される。
【００７０】
ただし、電気機器の要求する電力の増大により燃料電池スタック１１の出力電流が増大して制限値Ｉ’LIMに達すると、マイクロコンピュータ１９は燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ２１の昇圧比を固定し、その結果、燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ２１の出力電圧が所定値（ＰＶ２）まで低下する。これにより、燃料電池スタック１１の出力電流が制限値Ｉ’LIMに達すると、燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ２１の出力電圧値と二次電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ１５の出力電圧値とがともに所定値（ＰＶ２）になり、燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ２１の出力電力と二次電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ１５の出力電力がシステム出力端子１７を介して電気機器に供給され、燃料電池スタック１１の出力電流が制限値Ｉ’LIMでクランプされる。
【００７１】
また、燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ２１の昇圧比には上限があり、電気機器の要求する電力の増大により燃料電池スタック１１の出力電圧が低下して制限値Ｖ’LIMに達すると、燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ２１の昇圧比が上限に達し燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ２１の出力電圧が所定値（ＰＶ２）に下がる。これにより、燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ２１の出力電力と二次電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ１５の出力電力がシステム出力端子１７を介して電気機器に供給され、燃料電池スタック１１の出力電圧が制限値Ｖ’LIMでクランプされる。
【００７２】
ここで、例えば、制限値Ｉ’LIMを、使用時間がＡ時間である場合において燃料電池スタック１１の出力電力が最大であるときの燃料電池スタック１１の出力電流の値Ｉ’ｐｍａｘと同値にし、制限値Ｖ’LIMを、使用時間がＡ時間である場合において燃料電池スタック１１の出力電力が最大であるときの燃料電池スタック１１の出力電圧の値Ｖ’ｍｉｎと同値に設定する。これにより、使用時間がＡ時間以下である場合は、制限値Ｉ’LIMにより、Ｉ’ｐｍａｘより大きい電流領域で燃料電池スタック１１が動作することがなくなるので、使用時間がＡ時間以下である場合において燃料電池スタック１１の寿命が低下するおそれがなくなり、使用時間がＡ時間より長い場合は、制限値Ｖ’LIMにより、Ｖ’ｍｉｎより小さい電圧領域で燃料電池スタック１１が動作することがなくなるので、使用時間がＡ時間より長い場合において燃料電池スタック１１の寿命が低下するおそれがなくなる。
【００７３】
燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ２１が上述したような動作を行うので、図１０に示す本発明に係る燃料電池システムは、初期状態でも燃料電池スタック１１の電力を十分に取り出すことができ、長時間使用後も燃料電池スタック１１の出力電力の大幅な低下を防止することができる。
【００７４】
なお、図６に示す本発明に係る燃料電池システムのマイクロコンピュータ１９に燃料電池システムの使用時間を測定する機能を付加し、使用時間の増加に伴って制限値ＩLIMを小さくし、各使用時間において燃料電池スタック１１の出力電力が最大であるときの燃料電池スタック１１の出力電流の値以下に制限値ＩLIMを設定することで、図１０に示す本発明に係る燃料電池システムと同様の効果を得ることができる。
【００７５】
また、図８に示す本発明に係る燃料電池システムの燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ２０に燃料電池システムの使用時間を測定する機能を付加し、使用時間の増加に伴って昇圧比の上限を大きくして制限値ＶLIMを小さくし、各使用時間において燃料電池スタック１１の出力電力が最大であるときの燃料電池スタック１１の出力電圧の値以上に制限値ＶLIMを設定することで、図１０に示す本発明に係る燃料電池システムと同様の効果を得ることができる。
【００７６】
次に、燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータを具備するタイプの本発明に係る燃料電池システムの更に他の構成例を図１２に示す。なお、図１２において図６と同一の部分には同一の符号を付し詳細な説明を省略する。
【００７７】
図１２に示す本発明に係る燃料電池システムは、図６に示す本発明に係る燃料電池システムにおいて燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ１４、二次電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ１５、二次電池充電回路１６、電流検出回路１８、及びマイクロコンピュータ１９をそれぞれ燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ２２、二次電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ２３、二次電池充電回路２４、電力検出回路２５、及びマイクロコンピュータ２６に置換した構成である。
【００７８】
燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ２２は、燃料電池スタック１１から出力される直流電圧を所定値（ＰＶ）の直流電圧に昇圧して出力するＤＣ／ＤＣコンバータである。二次電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ２３は、二次電池１３から出力される直流電圧を所定値（ＰＶ）の直流電圧に昇圧して出力してマイクロコンピュータ２６から指示された電力をシステム出力端子１７に供給するＤＣ／ＤＣコンバータである。二次電池充電回路２４は、マイクロコンピュータ２６から指示された電流値で二次電池１３を充電する充電回路である。電力検出回路２５は、燃料電池スタック１１の出力電力を検出してその検出結果をマイクロコンピュータ２６に送出する検出回路である。
【００７９】
マイクロコンピュータ２６は、燃料電池スタック１１が常に電力ピーク点で動作するように二次電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ２３及び二次電池充電回路２４を制御する。ここで、電力ピーク点の一例を図１３に示す。なお、図１３において図７と同一の部分には同一の符号を付し詳細な説明を省略する。図１３中のＰ１〜Ｐ３が電力ピーク点である。マイクロコンピュータ２６が上述した制御を行うことにより、燃料電池スタック１１が燃料不足になったり、使用時間とともに燃料電池スタック１１の出力が低下したりしても、常に燃料電池スタック１１の能力を最大限引き出せるとともに、燃料電池スタック１１の寿命が低下するおそれがなくなる。
【００８０】
以下、マイクロコンピュータ２６の動作例について説明する。マイクロコンピュータ２６は、二次電池充電回路２４に指示する電流値を徐々に増加させながら、二次電池充電回路２４に指示する電流値の増加に伴って燃料電池スタック１１の出力電力が増加しているかを監視し、燃料電池スタック１１の出力電力が増加から減少に転じたら、二次電池充電回路２４に指示する電流値を燃料電池スタック１１の出力電力が減少に転じる直前の値に戻し、燃料電池スタック１１の出力電力を内蔵メモリに記憶する。これにより、電力ピーク点における燃料電池スタック１１の出力電力がマイクロコンピュータ２６の内蔵メモリに記憶される。
【００８１】
マイクロコンピュータ２６は、上述した電力ピーク点における燃料電池スタック１１の出力電力の記憶動作を常時もしくは周期的に行い、電力ピーク点における燃料電池スタック１１の出力電力を周期的に更新する。
【００８２】
図１２に示す本発明に係る燃料電池システムがシステム出力端子１７に接続される電気機器に電力を供給しているとき、マイクロコンピュータ２６は以下の動作を行う。マイクロコンピュータ２６は、内蔵メモリに記憶されている電力ピーク点における燃料電池スタック１１の出力電力から燃料電池システムでの消費電力（燃料供給部１２の動作電力等）を差し引いた負荷供給可能最大電力を算出し、負荷電力が負荷供給可能最大電力より大きいか否かを判定する。
【００８３】
負荷電力が負荷供給可能最大電力以下である場合、マイクロコンピュータ２６は、負荷供給可能最大電力から負荷電力を差分した電力によって二次電池１３が充電されるように二次電池充電回路２４の充電電流値を制御する。また、負荷電力が負荷供給可能最大電力以下である場合、マイクロコンピュータ２６は、二次電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ２３からシステム出力端子１７に電力が供給されないようにする。
【００８４】
一方、負荷電力が負荷供給可能最大電力より大きい場合、マイクロコンピュータ２６は、負荷電力から負荷供給可能最大電力を差分した電力量を二次電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ２３から出力させる。また、負荷電力が負荷供給可能最大電力より大きいである場合、マイクロコンピュータ２６は、二次電池充電回路２４の充電電流を零にする。
【００８５】
上記動作例のように、マイクロコンピュータ２６が負荷電力を検出して二次電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ２３の放電量及び二次電池充電回路２４の充電量の目安をつけることで、燃料電池スタック１１の電力ピーク点動作の追従性を良くすることができる。なお、マイクロコンピュータ２６は、負荷電力を検出しなくても燃料電池スタック１１が常に電力ピーク点で動作するように二次電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ２３及び二次電池充電回路２４を制御することができるので、燃料電池スタック１１の電力ピーク点動作の追従性に問題がなければ負荷電力を検出しなくても構わない。
【００８６】
なお、上述した実施形態では蓄電デバイスとして二次電池（二次電池３あるいは二次電池１３）を用いたが、二次電池の代わりに他の蓄電デバイス（例えば電気二重層コンデンサ等）を用いても構わない。
【００８７】
なお、図２、図５、図７、図９、図１１、図１３、図１５は、安定稼働状態での燃料電池スタックの電流−電圧特性及び電流−電力特性を示している。ここで、安定稼働状態とは、燃料電池の起動開始直後の稼働状態でないことを意味している。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】は、本発明に係る燃料電池システムの一構成例を示す図である。
【図２】は、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧設定値と燃料電池スタックの出力電圧との関係を示す図である。
【図３】は、本発明に係る燃料電池システムの他の構成例を示す図である。
【図４】は、本発明に係る燃料電池システムの更に他の構成例を示す図である。
【図５】は、燃料電池スタックの電流−電圧特性及び電流−電力特性を示す図である。
【図６】は、燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータを具備するタイプの本発明に係る燃料電池システムの一構成例を示す図である。
【図７】は、燃料電池スタックの電流−電圧特性及び電流−電力特性を示す図である。
【図８】は、燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータを具備するタイプの本発明に係る燃料電池システムの他の構成例を示す図である。
【図９】は、燃料電池スタックの電流−電圧特性及び電流−電力特性を示す図である。
【図１０】は、燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータを具備するタイプの本発明に係る燃料電池システムの更に他の構成例を示す図である。
【図１１】は、燃料電池スタックの電流−電圧特性及び電流−電力特性を示す図である。
【図１２】は、燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータを具備するタイプの本発明に係る燃料電池システムの更に他の構成例を示す図である。
【図１３】は、燃料電池スタックの電流−電圧特性及び電流−電力特性を示す図である。
【図１４】は、従来の燃料電池システムの一構成例を示す図である。
【図１５】は、燃料電池スタックの電流−電圧特性及び電流−電力特性を示す図である。
【符号の説明】
【００８９】
１、１１  燃料電池スタック
２、１２  燃料供給部
３、１３  二次電池
４  ＤＣ／ＤＣコンバータ
５  逆流防止ダイオード
６  負荷
７  ＯＮ／ＯＦＦ制御回路
８  負荷電力検出部
９  出力電力判定部
１０  供給燃料量制御部
１４、２０、２１、２２  燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ
１５、２３  二次電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ
１６、２４  二次電池充電回路
１７  システム出力端子
１８  電流検出回路
１９、２６  マイクロコンピュータ
２５  電力検出回路
【図１】
2006310246.tif 000003
【図２】
2006310246.tif 000004
【図３】
2006310246.tif 000005
【図４】
2006310246.tif 000006
【図５】
2006310246.tif 000007
【図６】
2006310246.tif 000008
【図７】
2006310246.tif 000009
【図８】
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【図９】
2006310246.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
2006310246.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2006310246.tif 000017