(57)【要約】【課題】汎用性の高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、燃料電池スタック１に燃料を供給する燃料供給部２と、燃料電池スタック１の出力電圧を所定の電圧に変換して出力する燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ４と、蓄電デバイスである二次電池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二次電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ５とを備え、燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ４の出力端と二次電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ５の出力端との接続点電圧の設定変更が可能であり、二次電池３が着脱自在であることを特徴とする燃料電池システム。【選択図】図１
2006310271.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、前記燃料電池の出力電圧を所定の電圧に変換して出力する第１のＤＣ／ＤＣコンバータと、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第２のＤＣ／ＤＣコンバータとを備え、
第１のＤＣ／ＤＣコンバータの出力端と第２のＤＣ／ＤＣコンバータの出力端との接続点電圧の設定変更が可能であり、前記蓄電デバイスが着脱自在であることを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
前記蓄電デバイスが二次電池である請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記蓄電デバイスが電気二重層コンデンサである請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
第１のＤＣ／ＤＣコンバータが出力電圧設定及び昇圧比の上限設定を変更することができる昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータであり、第２のＤＣ／ＤＣコンバータが出力電圧設定を変更することができるＤＣ／ＤＣコンバータである請求項１〜３のいずれかに記載の燃料電池システム。
【請求項５】
第１のＤＣ／ＤＣコンバータの出力端と第２のＤＣ／ＤＣコンバータの出力端との接続点電圧を外部出力するシステム出力端子を複数備え、
蓄電デバイス接続用端子を複数対備える請求項１〜４のいずれかに記載の燃料電池システム。
【請求項６】
第１のＤＣ／ＤＣコンバータの出力端と第２のＤＣ／ＤＣコンバータの出力端との接続点電圧を用いて前記蓄電デバイスを充電する蓄電デバイス充電部を備える請求項１〜５のいずれかに記載の燃料電池システム。
【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６に示す。
【０００３】
図６に示す従来の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、逆流防止ダイオードＤ１と、二次電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ５’と、システム出力端子７とを備えている。システム出力端子７は正極端子と負極端子から成る直流出力端子である。
【０００４】
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の正極出力端が逆流防止ダイオードＤ１を介してシステム出力端子７の正極端子に接続される。二次電池３が二次電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ５’の入力端に接続され、二次電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ５’の正極出力端がシステム出力端子７の正極端子に接続される。また、図示は省略しているが、燃料電池スタック１の負極出力端及び二次電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ５’の負極出力端がそれぞれシステム出力端子７の負極端子に接続される。図６に示す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２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３の出力により燃料供給部２を動作させている。
【０００５】
システム出力端子７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に示す従来の燃料電池システムから電気機器に電力が供給される。通常、電気機器に合わせて燃料電池スタック１、燃料供給部２、二次電池３、及び二次電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ５’の各仕様が決定され、電気機器に合う電圧がシステム出力端子７から出力される。例えば、電気機器の直流入力端子が１６Ｖ直流入力端子である場合、システム出力端子７から出力される電圧がおよそ１６Ｖになるように燃料電池スタック１、燃料供給部２、二次電池３、及び二次電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ５’の各仕様が決定される。
【特許文献１】特開２００４−７１２６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このように、図６に示す従来の燃料電池システムは、特定の電気機器（例えば、１６Ｖ直流入力端子を有する電気機器）に特化した仕様になっており、汎用性が高くなかった。
【０００７】
ここで、システム出力端子７に接続される電気機器（負荷）に内蔵されている二次電池を図６に示す従来の燃料電池システムの二次電池３として利用することで二次電池３の仕様を変更することが考えられるが、その場合電気機器に二次電池の出力電圧を出力する直流出力端子を新たに設ける必要があり、電気機器のコストアップや既存の電気機器では対応できない等の問題があった。
【０００８】
本発明は、上記の問題点に鑑み、汎用性の高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】
【０００９】
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、前記燃料電池の出力電圧を所定の電圧に変換して出力する第１のＤＣ／ＤＣコンバータと、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第２のＤＣ／ＤＣコンバータとを備え、第１のＤＣ／ＤＣコンバータの出力端と第２のＤＣ／ＤＣコンバータの出力端との接続点電圧の設定変更が可能であり、前記蓄電デバイスが着脱自在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。
【００１０】
このような構成によると、第１のＤＣ／ＤＣコンバータの出力端と第２のＤＣ／ＤＣコンバータの出力端との接続点電圧の設定変更が可能であり、蓄電デバイスが着脱自在であるので、電気機器（負荷）に応じて燃料電池システムから出力される電圧の設定と蓄電デバイスの種類を変更することができる。これにより、種々の電気機器に対応でき、汎用性が高い。
【００１１】
第１のＤＣ／ＤＣコンバータの出力端と第２のＤＣ／ＤＣコンバータの出力端との接続点電圧の設定変更を可能にするために、例えば、第１のＤＣ／ＤＣコンバータを出力電圧設定及び昇圧比の上限設定を変更することができる昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータとし、第２のＤＣ／ＤＣコンバータを出力電圧設定を変更することができるＤＣ／ＤＣコンバータとするとよい。さらに、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値よりも小さい前記燃料電池の出力電圧値と、第１のＤＣ／ＤＣコンバータの昇圧比の上限とを乗算して得られる乗算値が、前記第１のＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧設定値未満であるようにすることにより、前記燃料電池の寿命が低下するおそれがなくなる。
【００１２】
また、上記各構成の燃料電池システムにおいて、第１のＤＣ／ＤＣコンバータの出力端と第２のＤＣ／ＤＣコンバータの出力端との接続点電圧を外部出力するシステム出力端子を複数備え、蓄電デバイス接続用端子を複数対備えるようにしてもよい。
【００１３】
このような構成によると、電気機器（負荷）の直流入力端子の形状が各仕様の電気機器で異なっている場合や蓄電デバイスの形状が各仕様の蓄電デバイスで異なっている場合にも対応することができる。
【００１４】
また、上記各構成の燃料電池システムにおいて、第１のＤＣ／ＤＣコンバータの出力端と第２のＤＣ／ＤＣコンバータの出力端との接続点電圧を用いて前記蓄電デバイスを充電する蓄電デバイス充電部を備えるようにしてもよい。
【００１５】
このような構成によると、蓄電デバイスが着脱自在であり、蓄電デバイス充電部によって蓄電デバイスを充電することができるので、燃料電池システムを蓄電デバイスの充電器として用いることができる。
【００１６】
また、上記各構成の燃料電池システムにおいて、前記蓄電デバイスの種類に応じて第２のＤＣ／ＤＣコンバータの最大電流値及び昇圧比の上限値の少なくとも一つを変更するようにしてもよい。これにより、前記蓄電デバイスの保護ひいては燃料電池システムの保護を図ることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によると、汎用性の高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】
【００１８】
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６と同一の部分には同一の符号を付す。
【００１９】
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、燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ４と、二次電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ５と、二次電池充電回路６と、システム出力端子７とを備えている。システム出力端子７は正極端子と負極端子から成る直流出力端子である。
【００２０】
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が燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ４の入力端に接続され、燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ４の正極出力端がシステム出力端子７の正極端子に接続される。二次電池３が二次電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ５の入力端と二次電池充電回路６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５の正極出力端と二次電池充電回路６の正極入力端がそれぞれシステム出力端子７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４の負極出力端、二次電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ５の負極出力端、及び二次電池充電回路６の負極入力端がそれぞれシステム出力端子７の負極端子に接続される。図１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２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３の出力に基づく電力により燃料供給部２を動作させている。
【００２１】
システム出力端子７が電気機器（負荷）の直流入力端子に接続されることで、図１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。燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ４は燃料電池スタック１から出力される直流電圧を所定値（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５は二次電池３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。ただし、燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ４の昇圧比には上限があり、燃料電池スタック１から出力される直流電圧が小さすぎて燃料電池スタック１から出力される直流電圧と昇圧比の上限値とを乗算しても所定値（ＰＶ１）に達しない場合、燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ４の出力電圧は所定値（ＰＶ１）よりも小さくなる。
【００２２】
また、燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ４の出力電圧値（ＰＶ１）が二次電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ５の出力電圧値（ＰＶ２）より大きく設定されている。これにより、燃料電池スタック１の出力可能電力が電気機器の要求する電力以上である場合は燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ４の出力電力のみがシステム出力端子７を介して電気機器に供給され、燃料電池スタック１の出力可能電力が電気機器の要求する電力未満である場合は燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ４の昇圧比が上限に達して燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ４の出力電圧が二次電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ５の出力電圧値（ＰＶ２）まで下がり、燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ４の出力電力と二次電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ５の出力電力がシステム出力端子７を介して電気機器に供給される。すなわち、燃料電池スタック１の出力可能電力が電気機器の要求する電力未満である場合は二次電池３が不足電力（＝電気機器の要求する電力−燃料電池スタック１の出力可能電力）を補っている。
【００２３】
二次電池充電回路６は、燃料電池スタック１の出力可能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１の出力可能電力−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１の出力電力を用いて二次電池３を充電する。
【００２４】
また、図１に示す本発明に係る燃料電池システムは、システム出力端子７から出力される電圧の設定を変更することができる。すなわち、燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ４は出力電圧設定及び昇圧比の上限設定を変更することができるＤＣ／ＤＣコンバータであり、二次電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ５は出力電圧設定を変更することができるＤＣ／ＤＣコンバータであり、図１に示す本発明に係る燃料電池システムは燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ４の出力電圧設定及び昇圧比の上限設定と二次電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ５の出力電圧設定とを変更する設定変更手段（図１において不図示）を有している。さらに、図１に示す本発明に係る燃料電池システムは、二次電池３が着脱自在である構造であり、二次電池３に種々の二次電池を用いることができる。図１に示す本発明に係る燃料電池システムは、電気機器（負荷）に応じてシステム出力端子から出力される電圧の設定と二次電池の種類を変更することができるので、種々の電気機器に対応でき、汎用性が高い。また、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１の出力電力を用いて二次電池充電回路６が二次電池３を充電することができ、二次電池３が着脱自在であるので、図１に示す本発明に係る燃料電池システムを二次電池３の充電器として用いることができる。
【００２５】
以下、出力電圧設定が１６Ｖと１２Ｖの二種類である燃料電池システムを例に挙げて、図１に示す本発明に係る燃料電池システムの具体例について説明する。図１に示す本発明に係る燃料電池システムの具体例を図２に示す。なお、図２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。
【００２６】
図２に示す燃料電池システムは、燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ４の出力電圧設定及び昇圧比の上限設定と二次電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ５の出力電圧設定とを変更する設定変更手段として電圧設定切替スイッチ９を備えている。また、図２に示す燃料電池システムは、二次電池接続端子８Ａ及び８Ｂとを備えている。さらに、図２に示す燃料電池システムは、システム出力端子７に相当する複数のシステム出力端子７Ａ及び７Ｂを備えている。
【００２７】
燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ４の正極出力端、二次電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ５の正極出力端、及び二次電池充電回路６の正極入力端がそれぞれシステム出力端子７Ａ及び７Ｂ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４の負極出力端、二次電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ５の負極出力端、及び二次電池充電回路６の負極入力端がそれぞれシステム出力端子７Ａ及び７Ｂの負極端子に接続される。なお、システム出力端子７Ａは電気機器の１６Ｖ入力端子と接続可能な形状であり、システム出力端子７Ｂは電気機器の１２Ｖ入力端子と接続可能な形状である。また、二次電池接続端子８Ａは燃料電池システムが１６Ｖ設定である場合に適した仕様の二次電池と接続可能な形状であり、二次電池接続端子８Ｂは燃料電池システムが１２Ｖ設定である場合に適した仕様の二次電池と接続可能な形状である。
【００２８】
電圧設定切替スイッチ９は、ユーザー操作に応じて１６Ｖ設定と１２Ｖ設定を切り替える。
【００２９】
燃料電池システムが１６Ｖ設定である場合に適した仕様の二次電池を二次電池３として用いて、二次電池３を二次電池接続端子８Ａに接続した状態で、電圧設定切替スイッチ９は、ユーザー操作に応じて１６Ｖを設定する。１６Ｖ設定の場合、燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ４は電圧設定切替スイッチ９からの指示に応じて出力電圧を１６Ｖに設定し昇圧比の上限を１６Ｖ設定用の値に設定し、二次電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ５は電圧設定切替スイッチ９からの指示に応じて出力電圧を１５．５Ｖに設定する。そして、電気機器の１６Ｖ入力端子とシステム出力端子７Ａを接続する。
【００３０】
一方、燃料電池システムが１２Ｖ設定である場合に適した仕様の二次電池を二次電池３として用いて、二次電池３を二次電池接続端子８Ｂに接続した状態で、電圧設定切替スイッチ９は、ユーザー操作に応じて１２Ｖを設定する。１２Ｖ設定の場合、燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ４は電圧設定切替スイッチ９からの指示に応じて出力電圧を１２Ｖに設定し昇圧比の上限を１２Ｖ設定用の値に設定し、二次電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ５は電圧設定切替スイッチ９からの指示に応じて出力電圧を１１．５Ｖに設定する。そして、電気機器の１２Ｖ入力端子とシステム出力端子７Ｂを接続する。
【００３１】
なお、電気機器の１６Ｖ入力端子と電気機器の１２Ｖ入力端子が同一形状である場合、システム出力端子７Ａとシステム出力端子７Ｂを共通化することができ、燃料電池システムが１６Ｖ設定である場合に適した仕様の二次電池の形状と燃料電池システムが１２Ｖ設定である場合に適した仕様の二次電池の形状が同一形状である場合、二次電池接続端子８Ａと二次電池接続端子８Ｂを共通化することができる。
【００３２】
次に、図１に示す本発明に係る燃料電池システムの別の具体例を図３に示す。なお、図３において図２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。
【００３３】
図３に示す燃料電池システムは、燃料電池システムが１６Ｖ設定である場合に適した仕様の二次電池の出力電圧値と燃料電池システムが１２Ｖ設定である場合に適した仕様の二次電池の出力電圧値が異なることを前提とした構成である。
【００３４】
図３に示す燃料電池システムは、燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ４の出力電圧設定及び昇圧比の上限設定と二次電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ５の出力電圧設定とを変更する設定変更手段として電圧設定制御回路１０を備えている。
【００３５】
電圧設定制御回路１０は、二次電池３の出力電圧に応じて１６Ｖ設定と１２Ｖ設定を切り替える。
【００３６】
二次電池接続端子８Ａに接続された二次電池３の出力電圧を電圧設定制御回路１０が検出し１６Ｖを設定する。１６Ｖ設定の場合、燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ４は電圧設定制御回路１０からの指示に応じて出力電圧を１６Ｖに設定し昇圧比の上限を１６Ｖ設定用の値に設定し、二次電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ５は電圧設定制御回路１０からの指示に応じて出力電圧を１５．５Ｖに設定する。そして、電気機器の１６Ｖ入力端子とシステム出力端子７Ａを接続する。
【００３７】
一方、二次電池接続端子８Ｂに接続された二次電池３の出力電圧を電圧設定制御回路１０が検出し１２Ｖを設定する。１２Ｖ設定の場合、燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ４は電圧設定制御回路１０からの指示に応じて出力電圧を１２Ｖに設定し昇圧比の上限を１２Ｖ設定用の値に設定し、二次電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ５は電圧設定制御回路１０からの指示に応じて出力電圧を１１．５Ｖに設定する。そして、電気機器の１２Ｖ入力端子とシステム出力端子７Ｂを接続する。
【００３８】
なお、電気機器の１６Ｖ入力端子と電気機器の１２Ｖ入力端子が同一形状である場合、システム出力端子７Ａとシステム出力端子７Ｂを共通化することができ、燃料電池システムが１６Ｖ設定である場合に適した仕様の二次電池の形状と燃料電池システムが１２Ｖ設定である場合に適した仕様の二次電池の形状が同一形状である場合、二次電池接続端子８Ａと二次電池接続端子８Ｂを共通化することができる。
【００３９】
次に、図１に示す本発明に係る燃料電池システムの別の具体例を図４に示す。なお、図４において図２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。
【００４０】
図４に示す燃料電池システムは、燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ４の出力電圧設定及び昇圧比の上限設定と二次電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ５の出力電圧設定とを変更する設定変更手段として電圧設定制御回路１０’を備えている。
【００４１】
図４に示す燃料電池システムは、本体部１１と、第１の付属ケーブル１２と、第２の付属ケーブル１３とによって構成される。本体部１１は、燃料電池スタック１と、燃料供給部２と、二次電池３と、燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ４と、二次電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ５と、二次電池充電回路６と、二次電池接続端子８Ａ及び８Ｂと、電圧設定制御回路１０’と、コネクタＣ１とを有する。二次電池３は本体部１１に対して着脱自在である。第１の付属ケーブル１２はコネクタＣ２Ａとシステム出力端子７Ａとを有し、第２の付属ケーブル１２はコネクタＣ２Ｂとシステム出力端子７Ｂとを有する。
【００４２】
コネクタＣ１は１番導電端子、２番導電端子、及び３番導電端子を有している。コネクタＣ１の１番導電端子は、燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ４の正極出力端、二次電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ５の正極出力端、及び二次電池充電回路６の正極入力端に接続される。コネクタＣ１の２番導電端子は、燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ４の負極出力端、二次電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ５の負極出力端、及び二次電池充電回路６の負極入力端に接続される。コネクタＣ１の３番導電端子は電圧設定制御回路１０’に接続される。
【００４３】
コネクタＣ２Ａは１番導電端子、２番導電端子、及び３番導電端子を有している。コネクタＣ２Ａの１番導電端子はシステム出力端子７Ａの正極端子に接続され、コネクタＣ２Ａの２番導電端子はシステム出力端子７Ａの負極端子に接続され、コネクタＣ２Ａの３番導電端子はオープンである。
【００４４】
コネクタＣ２Ｂは１番導電端子、２番導電端子、及び３番導電端子を有している。コネクタＣ２Ｂの１番導電端子はシステム出力端子７Ｂの正極端子に接続され、コネクタＣ２Ｂの２番導電端子及び３番導電端子はシステム出力端子７Ｂの負極端子に接続される。
【００４５】
電圧設定制御回路１０’は、コネクタＣ１の３番導電端子の電位に応じて１６Ｖ設定と１２Ｖ設定を切り替える。すなわち、電圧設定制御回路１０’は、コネクタＣ１の３番導電端子がオープンであれば１６Ｖ設定としグランド電位であれば１２Ｖ設定とする。
【００４６】
燃料電池システムが１６Ｖ設定である場合に適した仕様の二次電池を二次電池３として用いて、二次電池３を二次電池接続端子８Ａに接続し、コネクタＣ１とコネクタＣ２Ａを接続することでコネクタＣ１の１〜３番導電端子とコネクタＣ２Ａの１〜３番導電端子とをそれぞれ電気的に接続した状態で、電圧設定制御回路１０’は１６Ｖを設定する。１６Ｖ設定の場合、燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ４は電圧設定制御回路１０’からの指示に応じて出力電圧を１６Ｖに設定し昇圧比の上限を１６Ｖ設定用の値に設定し、二次電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ５は電圧設定制御回路１０’からの指示に応じて出力電圧を１５．５Ｖに設定する。そして、電気機器の１６Ｖ入力端子とシステム出力端子７Ａを接続する。
【００４７】
一方、燃料電池システムが１２Ｖ設定である場合に適した仕様の二次電池を二次電池３として用いて、二次電池３を二次電池接続端子８Ｂに接続し、コネクタＣ１とコネクタＣ２Ｂを接続することでコネクタＣ１の１〜３番導電端子とコネクタＣ２Ｂの１〜３番導電端子とをそれぞれ電気的に接続した状態で、電圧設定制御回路１０’は１２Ｖを設定する。１２Ｖ設定の場合、燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ４は電圧設定制御回路１０’からの指示に応じて出力電圧を１２Ｖに設定し昇圧比の上限を１２Ｖ設定用の値に設定し、二次電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ５は電圧設定制御回路１０’からの指示に応じて出力電圧を１１．５Ｖに設定する。そして、電気機器の１２Ｖ入力端子とシステム出力端子７Ｂを接続する。
【００４８】
なお、燃料電池システムが１６Ｖ設定である場合に適した仕様の二次電池の形状と燃料電池システムが１２Ｖ設定である場合に適した仕様の二次電池の形状が同一形状である場合、二次電池接続端子８Ａと二次電池接続端子８Ｂを共通化することができる。
【００４９】
次に、図１に示す本発明に係る燃料電池システムの別の具体例を図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し詳細な説明を省略する。
【００５０】
図５に示す燃料電池システムは、システム出力端子７Ａ又は７Ｂに接続される電気機器（負荷）の直流入力端子から電圧設定に関する信号（電圧設定信号）が出力されることを前提とした構成であり、既存の電気機器には対応できない。したがって、図５に示す構成より図２〜図４に示す構成の方が望ましい。
【００５１】
図５に示す燃料電池システムは、燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ４の出力電圧設定及び昇圧比の上限設定と二次電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ５の出力電圧設定とを変更する設定変更手段として電圧設定制御回路１０’’を備えている。
【００５２】
電圧設定制御回路１０’’は、電気機器（負荷）の直流出力端子から出力されシステム出力端子７Ａ又は７Ｂに入力される電圧設定信号に応じて１６Ｖ設定と１２Ｖ設定を切り替える。
【００５３】
燃料電池システムが１６Ｖ設定である場合に適した仕様の二次電池を二次電池３として用いて、二次電池３を二次電池接続端子８Ａに接続した状態で、システム出力端子７Ａに接続された電気機器の直流入力端子からの電圧設定信号により電圧設定制御回路１０’’は１６Ｖを設定する。１６Ｖ設定の場合、燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ４は電圧設定制御回路１０’’からの指示に応じて出力電圧を１６Ｖに設定し昇圧比の上限を１６Ｖ設定用の値に設定し、二次電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ５は電圧設定制御回路１０’’からの指示に応じて出力電圧を１５．５Ｖに設定する。
【００５４】
一方、燃料電池システムが１２Ｖ設定である場合に適した仕様の二次電池を二次電池３として用いて、二次電池３を二次電池接続端子８Ｂに接続した状態で、システム出力端子７Ｂに接続された電気機器の直流入力端子からの電圧設定信号により電圧設定制御回路１０’’は１２Ｖを設定する。１２Ｖ設定の場合、燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ４は電圧設定制御回路１０’’からの指示に応じて出力電圧を１２Ｖに設定し昇圧比の上限を１２Ｖ設定用の値に設定し、二次電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ５は電圧設定制御回路１０’’からの指示に応じて出力電圧を１１．５Ｖに設定する。
【００５５】
なお、電気機器の１６Ｖ入力端子と電気機器の１２Ｖ入力端子が同一形状である場合、システム出力端子７Ａとシステム出力端子７Ｂを共通化することができ、燃料電池システムが１６Ｖ設定である場合に適した仕様の二次電池の形状と燃料電池システムが１２Ｖ設定である場合に適した仕様の二次電池の形状が同一形状である場合、二次電池接続端子８Ａと二次電池接続端子８Ｂを共通化することができる。
【００５６】
上述した実施形態では出力設定が２種類であったが、本発明はこれに限定されることはなく、出力設定は３種類以上であってもよい。また、上述した実施形態では蓄電デバイスとして二次電池を用いたが、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。
【００５７】
上述した実施形態では、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７に示すようになる。図７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。
【００５８】
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（不安定領域）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（不安定領域）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。
【００５９】
このような燃料電池スタック１の特性を考慮し、燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ４の昇圧比の上限を設定するとよい。すなわち、Ｉｐｍａｘより大きい電流領域（不安定領域）における燃料電池スタック１の出力電圧と燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ４の昇圧比の上限とを乗算しても所定値（ＰＶ１）に達することがないように、燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ４の昇圧比の上限を設定するとよい。
【００６０】
また、蓄電デバイスの保護ひいては燃料電池システムの保護を図る観点から、上述した実施形態において、蓄電デバイスである二次電池３の種類に応じて二次電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ５の最大電流値及び昇圧比の上限値の少なくとも一つを自動設定もしくは手動設定により変更可能とすることが望ましい。このようにすると、蓄電デバイスである二次電池３の最大電流及び最大電力を二次電池３の種類に応じて設定することができるので、いかなる種類の二次電池３であっても適切に保護することができる。自動設定の場合、蓄電デバイスである二次電池３と情報を授受（受け取りだけでもよい）する手段を設け、当該情報に応じて二次電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ５の最大電流値及び昇圧比の上限値の少なくとも一つを変更するようにすればよい。一方、手動設定の場合、ユーザー操作により設定が切り替わる設定スイッチを設け、その設定スイッチが二次電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ５の最大電流値及び昇圧比の上限値の少なくとも一つを変更するようにすればよい。
【００６１】
以下、本発明に係る燃料電池システムの使用態様例について説明する。
【００６２】
先ず、本発明に係る燃料電池システムをノートＰＣの電源として使用する場合について説明する。
【００６３】
図８Ａは、本発明に係る燃料電池システムをノートＰＣの電源として使用する場合の使用状況を示す図である。本発明に係る燃料電池システム１０１は会議室等の机１０３の上に設置される。本発明に係る燃料電池システム１０１のシステム出力端子７Ａ又は７Ｂ（図８Ａにおいて不図示、図２〜図５を参照）がノートＰＣ１０２の電源入力端子（不図示）に接続され、ノートＰＣ１０２に装着するバッテリと同種の二次電池３が本発明に係る燃料電池システムの二次電池接続端子８Ａ又は８Ｂ（図８Ａにおいて不図示、図２〜図５を参照）に接続される。ユーザーが電圧設定切替スイッチ９（図２を参照）を操作することによって或いは電圧設定制御回路１０、１０’、又は１０’’（図３〜図５を参照）の制御動作によって、本発明に係る燃料電池システム１０１の出力電圧設定がなされる。上記使用状況では、本発明に係る燃料電池システムがノートＰＣの電源として使用されるので、ノートＰＣにＡＣアダプタを接続している場合と同じ状態でノートＰＣを使用することができる。したがって、ノートＰＣのバッテリ残量を気にすることなく、ノートＰＣの使用時間の延長が可能となる。
【００６４】
一方、本発明に燃料電池システム１０１が設置されていない別の場所或いはＡＣ電源が無い場所でノートＰＣ１０２を使用する場合は、図８Ｂに示すように本発明に係る燃料電池システム１０１に接続していた二次電池３とノートＰＣ１０２のバッテリ（不図示）と入れ替えること、又は二次電池３を補助電源として持ち出すことが可能なため、ノートＰＣの長時間使用が可能になる。
【００６５】
続いて、本発明に係る燃料電池システムをハンディ型ビデオカメラの電源として使用する場合について説明する。
【００６６】
ハンディ型ビデオカメラは、通常、撮影時はバッテリを電源とし、編集作業時はＡＣアダプタを電源として、使用される。ハンディ型ビデオカメラ用の一般的な充電器（ＡＣアダプタ）は、編集作業をしながらバッテリを充電することができない。
【００６７】
図９Ａは、編集作業時に、本発明に係る燃料電池システムをハンディ型ビデオカメラの電源として使用する場合の使用状況を示す図である。本発明に係る燃料電池システム２０１の出力端子７Ａ又は７Ｂ（図９Ａにおいて不図示、図２〜図５を参照）が電源ケーブル２０３を介してハンディ型ビデオカメラ２０２の電源入力端子（不図示）に接続され、ハンディ型ビデオカメラ２０２に装着するバッテリと同種の二次電池３又はハンディ型ビデオカメラ２０２に装着していたバッテリそのものが電源ケーブル２０４を介して本発明に係る燃料電池システムの二次電池接続端子８Ａ又は８Ｂ（図９Ａにおいて不図示、図２〜図５を参照）に接続される。なお、本発明に係る燃料電池システム２０１とハンディ型ビデオカメラ２０２とが電源ケーブル２０３を介さず直接接続される態様でもよく、本発明に係る燃料電池システム２０１と二次電池３とが電源ケーブル２０４を介さず直接接続される態様でもよい。ユーザーが電圧設定切替スイッチ９（図２を参照）を操作することによって或いは電圧設定制御回路１０、１０’、又は１０’’（図３〜図５を参照）の制御動作によって、本発明に係る燃料電池システム２０１の出力電圧設定がなされる。上記使用状況では、本発明に係る燃料電池システム２０１が具備する燃料電池スタックの出力可能電力がハンディ型ビデオカメラ２０２の要求する電力より大きい場合に二次電池３の充電が行われるので、ハンディ型ビデオカメラ用の一般的な充電器（ＡＣアダプタ）とは異なり、編集作業をしながらバッテリを充電することができる。このように編集作業をしながらバッテリを充電することができるため、編集作業終了後すぐにバッテリを電源として用いて撮影を行うことができる。
【００６８】
編集作業終了後、図９Ｂに示すように本発明に係る燃料電池システム２０１に接続していた二次電池３とハンディ型ビデオカメラ２０２に装着していたバッテリ（不図示）と入れ替えて撮影を行うこと、又は二次電池３を補助電源として持ち出すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【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、本発明に係る燃料電池システムの具体例を示す図である。
【図３】は、本発明に係る燃料電池システムの具体例を示す図である。
【図４】は、本発明に係る燃料電池システムの具体例を示す図である。
【図５】は、本発明に係る燃料電池システムの具体例を示す図である。
【図６】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８Ａ】は、本発明に係る燃料電池システムをノートＰＣの電源として使用する場合の使用状況を示す図である。
【図８Ｂ】は、本発明に係る燃料電池システムに接続していた二次電池とノートＰＣのバッテリとの入れ替え状況を示す図である。
【図９Ａ】は、編集作業時に、本発明に係る燃料電池システムをハンディ型ビデオカメラの電源として使用する場合の使用状況を示す図である。
【図９Ｂ】は、本発明に係る燃料電池システムに接続していた二次電池とハンディ型ビデオカメラに装着していたバッテリとの入れ替え状況を示す図である。
【符号の説明】
【００７０】
１  燃料電池スタック
２  燃料供給部
３  二次電池
４  燃料電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ
５  二次電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ
６  二次電池充電回路
７、７Ａ、７Ｂ  システム出力端子
８Ａ、８Ｂ  二次電池接続端子
９  電圧設定切替スイッチ
１０、１０’、１０’’  電圧設定制御回路
１１  本体部
１２  第１の付属ケーブル
１３  第２の付属ケーブル
Ｃ１、Ｃ２Ａ、Ｃ２Ｂ  コネクタ
１０１  本発明に係る燃料電池システム
１０２  ノートＰＣ
１０３  机
２０１  本発明に係る燃料電池システム
２０２  ハンディ型ビデオカメラ
２０３  電源ケーブル
２０４  電源ケーブル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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