(57)【要約】  【課題】  高効率化及び制御の簡素化を図ることができる燃料電池システムを提供する。  【解決手段】  燃料供給部２は、燃料電池スタック１が所定の電力を発電するために必要な燃料を燃料電池スタック１に供給する。モード制御回路５は、燃料電池スタック１の出力電力が負荷電力より大きい場合、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ４に燃料電池スタック１の出力電力を用いて二次電池３を充電する動作（充電動作）をさせ、燃料電池スタック１の出力電力が負荷電力より小さい場合、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ４に二次電池３の出力電圧を所定の電圧に変換して出力する動作（放電動作）をさせる。そして、前記所定の電圧を燃料電池スタック１の出力電圧と略同一に設定し、燃料電池スタック１の出力電力を前記所定の電力に一定制御する。【選択図】      図１
2006049175.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池と二次電池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、
前記燃料電池が所定の電力を発電するために必要な燃料を前記燃料電池に供給する燃料供給部と、
前記二次電池と、
前記二次電池の出力電圧を所定の電圧に変換して出力する動作と前記燃料電池の出力電力を用いて前記二次電池を充電する動作を選択的に行う双方向ＤＣ／ＤＣコンバータと、
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、
前記負荷電力検出部の検出結果を入力し、前記二次電池の出力電圧を所定の電圧に変換して出力する動作を前記双方向ＤＣ／ＤＣコンバータにさせているときに前記燃料電池の出力電力が前記負荷電力より大きいと判定すれば前記双方向ＤＣ／ＤＣコンバータの動作を前記燃料電池の出力電力を用いて前記二次電池を充電する動作に切り換え、前記二次電池の出力電圧を所定の電圧に変換して出力する動作を前記双方向ＤＣ／ＤＣコンバータにさせているときに前記燃料電池の出力電力が前記負荷電力より小さいと判定すれば前記双方向ＤＣ／ＤＣコンバータの動作を前記二次電池の出力電圧を所定の電圧に変換して出力する動作のままにするとともに、前記燃料電池の出力電力を用いて前記二次電池を充電する動作を前記双方向ＤＣ／ＤＣコンバータにさせているときに前記燃料電池の出力電力が前記負荷電力より大きいと判定すれば前記双方向ＤＣ／ＤＣコンバータの動作を前記燃料電池の出力電力を用いて前記二次電池を充電する動作のまましに、前記燃料電池の出力電力を用いて前記二次電池を充電する動作を前記双方向ＤＣ／ＤＣコンバータにさせているときに前記燃料電池の出力電力が前記負荷電力より小さいと判定すれば前記双方向ＤＣ／ＤＣコンバータの動作を前記二次電池の出力電圧を所定の電圧に変換して出力する動作に切り換える制御部とを備え、
前記所定の電圧を前記燃料電池の出力電圧と略同一に設定し、前記燃料電池の出力電力を前記所定の電力に一定制御することを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
前記燃料供給部が前記燃料電池に供給する燃料量を可変し、前記所定の電力及び前記所定の電圧を複数設定することができる請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記負荷電力検出部の検出結果に応じて前記燃料供給部が前記燃料電池に供給する燃料量を可変する請求項２に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記双方向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、前記負荷電力が前記所定の電力の値未満であるにもかかわらず前記双方向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１〜３のいずれかに記載の燃料電池システム。
【請求項５】
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１〜４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、燃料電池と二次電池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、燃料電池と二次電池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）。通常、燃料電池と二次電池の並列システムである燃料電池システムでは、定期的に所定量の燃料が燃料電池に供給される。燃料電池から取り出せる電力は反応燃料量にほぼ比例する。そして、負荷が要求する電力に応じて反応燃料量が変化し、反応に用いられなかった燃料は回収され再利用される。また、燃料電池から取り出せる電力だけでは負荷が要求する電力に達しない場合には不足分を二次電池の出力電力が補う。
【０００３】
しかしながら、上記システムでは、未反応燃料の回収時に損失が発生するため、供給燃料量に対して燃料電池の発電電力が小さい場合、燃料電池システムの効率が低下するという問題があった。
【０００４】
かかる問題を解決する方法として、負荷が要求する電力に応じて供給燃料量を制御し未反応燃料を無くす方法がある。
【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】
【０００５】
しかしながら、負荷が要求する電力に応じて供給燃料量を制御し未反応燃料を無くす方法では、過渡的な負荷変動に対応するためには高速制御が必要であり、さらに未反応燃料を確実に無くすためには高精度制御が必要であるため、制御が複雑になるという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記の問題点に鑑み、高効率化及び制御の簡素化を図ることができる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、燃料電池と二次電池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、前記燃料電池が所定の電力を発電するために必要な燃料を前記燃料電池に供給する燃料供給部と、前記二次電池と、前記二次電池の出力電圧を所定の電圧に変換して出力する動作と前記燃料電池の出力電力を用いて前記二次電池を充電する動作を選択的に行う双方向ＤＣ／ＤＣコンバータと、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、前記負荷電力検出部の検出結果を入力し、前記二次電池の出力電圧を所定の電圧に変換して出力する動作を前記双方向ＤＣ／ＤＣコンバータにさせているときに前記燃料電池の出力電力が前記負荷電力より大きいと判定すれば前記双方向ＤＣ／ＤＣコンバータの動作を前記燃料電池の出力電力を用いて前記二次電池を充電する動作に切り換え、前記二次電池の出力電圧を所定の電圧に変換して出力する動作を前記双方向ＤＣ／ＤＣコンバータにさせているときに前記燃料電池の出力電力が前記負荷電力より小さいと判定すれば前記双方向ＤＣ／ＤＣコンバータの動作を前記二次電池の出力電圧を所定の電圧に変換して出力する動作のままにするとともに、前記燃料電池の出力電力を用いて前記二次電池を充電する動作を前記双方向ＤＣ／ＤＣコンバータにさせているときに前記燃料電池の出力電力が前記負荷電力より大きいと判定すれば前記双方向ＤＣ／ＤＣコンバータの動作を前記燃料電池の出力電力を用いて前記二次電池を充電する動作のまましに、前記燃料電池の出力電力を用いて前記二次電池を充電する動作を前記双方向ＤＣ／ＤＣコンバータにさせているときに前記燃料電池の出力電力が前記負荷電力より小さいと判定すれば前記双方向ＤＣ／ＤＣコンバータの動作を前記二次電池の出力電圧を所定の電圧に変換して出力する動作に切り換える制御部とを備え、前記所定の電圧を前記燃料電池の出力電圧と略同一に設定し、前記燃料電池の出力電力を前記所定の電力に一定制御している。
【０００８】
このような構成によると、前記燃料電池の出力電力が前記負荷電力より大きい場合すなわち余剰電力が生じている場合には余剰電力が前記二次電池に充電され、前記燃料電池の出力電力が前記負荷電力より小さい場合すなわち電力不足が生じている場合には前記二次電池の出力電力によって電力不足が補われ、前記燃料電池スタックの出力電力が前記所定の電力に一定制御される。これにより、燃料電池の高効率化を図ることができる。また、前記制御部が行う前記双方向ＤＣ／ＤＣコンバータの動作切り換え制御は過渡的な負荷変動にも簡単に対応することができる。したがって、上記構成の燃料電池システムでは、高精度・高速の燃料制御が不要であるため、制御の簡素化を図ることができる。
【０００９】
また、二次電池が満充電になったり二次電池の残容量が無くなったりするおそれを低減する観点から、前記燃料供給部が前記燃料電池に供給する燃料量を可変し、前記所定の電力及び前記所定の電圧を複数設定することができるようにしてもよい。例えば、前記負荷電力検出部の検出結果に応じて前記燃料供給部が前記燃料電池に供給する燃料量を可変するようにするとよい。
【００１０】
また、上記いずれかの構成の燃料電池システムにおいて、前記双方向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、前記負荷電力が前記所定の電力の値未満であるにもかかわらず前記双方向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ようにしてもよい。
【００１１】
このような構成によると、前記負荷電力が前記所定の電力の値未満であるにもかかわらず前記双方向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。
【００１２】
また、上記いずれかの構成の燃料電池システムにおいて、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。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によると、高効率化及び制御の簡素化を図ることができる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】
【００１４】
本発明の一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。また、図１に示す本発明に係る燃料電池システムが備える燃料電池スタック１の電流−電圧特性曲線ＴI-V及び電流−電力特性曲線ＴI-Pを図２に示す。
【００１５】
図１に示す本発明に係る燃料電池システムは、燃料電池と二次電池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、二次電池３と、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ４と、モード制御回路５と、負荷電力検出部７とを備えている。
【００１６】
燃料供給部２は定期的に一定量の燃料を燃料電池スタック１に供給する。燃料電池スタック１は、負荷６が要求する電力にかかわらず、図２中の最大電力Ｐｍａｘもしくは若干少なめの電力Ｐｃで一定出力制御される。
【００１７】
二次電池３の正極が双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ４の一端に接続される。また、燃料電池スタック１の出力端と双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ４の他端が共通接続され、負荷６に接続される。
【００１８】
負荷電力検出部７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、その検出結果をモード制御回路５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７は負荷電力を検出することができる。
【００１９】
モード制御回路５は、負荷電力検出部７の出力に応じて、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ４のモードを制御する。
【００２０】
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。
【００２１】
双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ４は、二次電池３の充放電を可能とする構成である。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ４は、放電モード時に二次電池３の出力電圧を昇圧して負荷６に出力する一方、充電モード時に燃料電池スタック１から供給される電圧を降圧して二次電池３に出力する。また、放電モード時の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ４の出力電圧設定値Ｖｏｐは、動作ポイントＯＰ１及びＯＰ２で動作する際の燃料電池スタック１の出力電圧値に一致させる。
【００２２】
ここで、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ４の一構成例を図３に示す。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ４は、二次電池３（図３において不図示）に接続される端子４Ａと、コイル４Ｂと、コンデンサ４Ｃと、放電用スイッチング素子４Ｄと、充電用スイッチング素子４Ｅと、コンデンサ４Ｆと、燃料電池スタック１（図３において不図示）及び負荷６（図３において不図示）に接続される端子４Ｇとによって構成される。放電用スイッチング素子４Ｄは、ＭＯＳＦＥＴ（絶縁ゲート型の電界効果トランジスタ）及びコイル４Ｂ側をカソードとしたダイオードからなる。また、充電用スイッチング素子４Ｅは、ＭＯＳＦＥＴ及びコイル４Ｂ側をアノードとしたダイオードからなる。端子４Ａは、コイル４Ｂの一端及びコンデンサ４Ｃの一端に接続される。コイル４Ｂの他端は、放電用スイッチング素子４Ｄの一端及び充電用スイッチング素子４Ｅの一端に接続される。コンデンサ４Ｃの他端及び放電用スイッチング素子４Ｄの他端は二次電池３及び燃料スタック１の負極と同電位である。充電用スイッチング素子４Ｅの他端はコンデンサ４Ｆの一端及び端子４Ｇに接続され、コンデンサ４Ｆの他端は二次電池３及び燃料スタック１の負極と同電位である。
【００２３】
放電モード時には、放電用スイッチング素子４Ｄを構成するＭＯＳＦＥＴがオンで且つ充電用スイッチング素子４Ｅを構成するＭＯＳＦＥＴがオフの状態で、二次電池３（図３において不図示）の出力電圧によってコイル４Ｂにエネルギーが蓄えられる。その後、放電用スイッチング素子４Ｄを構成するＭＯＳＦＥＴがオフに切り換えられると共に充電用スイッチング素子４Ｅを構成するＭＯＳＦＥＴがオンに切り換えられると、コイル４Ｂに蓄えられたエネルギーが、充電用スイッチング素子４Ｅを構成するＭＯＳＦＥＴのソース−ドレイン間及び整流素子としてのダイオードを経て、コンデンサ４Ｆによって安定化されたのち端子４Ｇに接続される負荷６（図３において不図示）に供給される。この様にして昇圧放電動作が実行される。
【００２４】
一方、充電モード時には、充電用スイッチング素子４Ｅを構成するＭＯＳＦＥＴがオンで且つ放電用スイッチング素子４Ｄを構成するＭＯＳＦＥＴがオフ状態で、燃料電池スタック１（図３において不図示）から出力される電力がコイル４Ｂを経て二次電池３（図３において不図示）に供給され、充電が行われる。その後、充電用スイッチング素子４Ｅを構成するＭＯＳＦＥＴがオフに切り換えられると共に放電用スイッチング素子４Ｄを構成するＭＯＳＦＥＴがオンに切り換えられると、コンデンサ４Ｃ、並びに放電用スイッチング素子４Ｄを構成するＭＯＳＦＥＴのソース−ドレイン間及び整流素子としてのダイオードに電流が流れて、コイル４Ｂに蓄えられたエネルギーがキャンセルされる。この様にして降圧充電動作が実行される。
【００２５】
図１に示す燃料電池システムに戻り説明を続ける。燃料電池システムの起動時に、モード制御回路５は双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ４を放電モードにする。モード制御回路５は、動作ポイントＯＰ１及びＯＰ２で動作する際の燃料電池スタック１の出力電力値Ｐｃを内部メモリ（図示せず）に予め記憶しており、その記憶値と負荷電力検出部７の出力とを比較することによって、燃料電池スタック１の出力電力が負荷電力より大きいか否かを判定している。
【００２６】
モード制御回路５は、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ４を放電モードにしているときに燃料電池スタック１の出力電力が負荷電力より大きいと判定した場合すなわち余剰電力が生じていると判定した場合、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ４のモードを充電モードに移行させ、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ４を放電モードにしているときに燃料電池スタック１の出力電力が負荷電力より小さいと判定した場合すなわち電力不足が生じていると判定した場合、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ４のモードを放電モードに維持する。なお、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ４を放電モードにしているときに燃料電池スタック１の出力電力が負荷電力と一致する場合、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ４のモードを放電モードのままにしてもよく充電モードに移行させてもよい。
【００２７】
また、モード制御回路５は、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ４を充電モードにしているときに燃料電池スタック１の出力電力が負荷電力より大きいと判定した場合すなわち余剰電力が生じていると判定した場合、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ４のモードを充電モードに維持し、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ４を充電モードにしているときに燃料電池スタック１の出力電力が負荷電力より小さいと判定した場合すなわち電力不足が生じていると判定した場合、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ４のモードを放電モードに移行させる。なお、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ４を充電モードにしているときに燃料電池スタック１の出力電力が負荷電力と一致する場合、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ４のモードを充電モードのままにしてもよく放電モードに移行させてもよい。
【００２８】
モード制御回路５が上記制御を行うことにより、余剰電力が生じている場合には余剰電力が二次電池３に充電され、電力不足が生じている場合には二次電池３の出力電力によって電力不足が補われる。これにより、燃料電池スタック１の出力電力を一定電力Ｐｃに保つことができ、燃料電池の高効率化を図ることができる。また、モード制御回路５が行う放電モードと充電モードの切り換え制御は過渡的な負荷変動にも簡単に対応することができる。このように図１に示す本発明に係る燃料電池システムでは、高精度・高速の燃料制御が不要であるため、制御の簡素化を図ることができる。
【００２９】
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、燃料電池スタック１の出力端にアノードが接続される逆流防止ダイオード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を設けないことで、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。なお、燃料電池システムの効率は低下するが、逆流防止ダイオードを設ける構成にしても構わない。
【００３０】
また、図４に示すように図１の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を追加してもよい。
【００３１】
図２中の動作ポイントＯＰ１及びＯＰ２で燃料電池スタック１が動作する際に必要な反応燃料量と同量の燃料を燃料供給部２が燃料電池スタック１に供給していても、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、図５に示すように燃料電池スタック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、動作ポイントＯＰ１及びＯＰ２で燃料電池スタック１が動作できなくなる。このような状態を燃料不足という。
【００３２】
負荷電力検出部８は、負荷電力を検出し、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。
【００３３】
出力電力判定部９は、双方向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、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ４の放電モードにおける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双方向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双方向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。
【００３４】
供給燃料量制御部１０は、負荷電力がＰｃ（燃料不足でないときの燃料電池スタック１の出力電力値）未満であるにもかかわらず双方向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、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、双方向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。
【００３５】
供給燃料量制御部１０が、負荷電力がＰｃ未満であるにもかかわらず双方向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、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。
【００３６】
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。また、負荷電力検出部７と負荷電力検出部８とは同一の機能を有する回路であるので、両者を統合することが望ましい。
【００３７】
上述した図１に示す燃料電池システムでは、負荷電力が燃料電池スタック１の出力電力より小さい状態が続けば二次電池３が満充電になり、負荷電力が燃料電池スタック１の出力電力より大きい状態が続けば二次電池３の残容量が無くなる。二次電池３が満充電であるときに余剰電力が発生した場合、余剰電力を二次電池３に充電することができない。このため、燃料電池スタック１は図２中の動作ポイントＯＰ１及びＯＰ２での動作を保持できず、燃料電池スタック１の出力電力が減少し、未反応燃料が生じる。そして、未反応燃料を回収する際に損失が生じるという問題がある。また、二次電池３の残容量が無いときに電力不足が生じた場合、電力不足を二次電池３で補うことができないという問題がある。
【００３８】
そこで、二次電池が満充電になったり二次電池の残容量が無くなったりするおそれを低減できる本発明に係る燃料電池システムを図６に示す。なお、図６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。
【００３９】
図６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の燃料供給部２を燃料供給部２’に置き換え、モード制御回路５をモード制御回路５’に置き換えた構成である。
【００４０】
燃料供給部２’は、負荷電力検出部７の出力を入力し、負荷電力が予め設定した閾値よりも大きければ図７中の動作ポイントＯＰ１及びＯＰ２で燃料電池スタック１が動作する際に必要な反応燃料量と同量の燃料を燃料電池スタック１に供給し、負荷電力が予め設定した閾値よりも大きくなければ図７中の動作ポイントＯＰ１’及びＯＰ２’で燃料電池スタック１が動作する際に必要な反応燃料量と同量の燃料を燃料電池スタック１に供給する。これにより、燃料電池スタック１は、負荷６が要求する電力にかかわらず、一定電力Ｐｃ或いはＰｃ’を出力することが可能になる。
【００４１】
モード制御回路５’は、モード制御回路５が行う動作に加えて、負荷電力が予め設定した閾値よりも大きければ放電モード時の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ４の出力電圧を設定値Ｖｏｐ（動作ポイントＯＰ１及びＯＰ２で動作する際の燃料電池スタック１の出力電圧値と同一値）にし、負荷電力が予め設定した閾値よりも大きくなければ放電モード時の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ４の出力電圧を設定値Ｖｏｐ’（動作ポイントＯＰ１’及びＯＰ２’で動作する際の燃料電池スタック１の出力電圧値と同一値）にする。
【００４２】
図６に示す燃料電池システムでは、負荷電力が閾値以下であれば燃料電池スタック１の出力電力が小さい値（Ｐｃ’）で一定制御されるので、二次電池３が満充電になるおそれを低減することができる。また、図６に示す燃料電池システムでは、負荷電力が閾値より大きければ燃料電池スタック１の出力電力が大きい値（Ｐｃ）で一定制御されるので、二次電池３の残容量が無くなるおそれを低減することができる。
【００４３】
なお、二次電池３の満充電を検知する検知部を設け、当該検知部によって二次電池３の満充電が検知されると、燃料供給部２’が燃料電池スタック１に供給する燃料量を少なくし、モード制御回路５’によって設定される放電モード時の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ４の出力電圧の設定値を大きくするようにしてもよい。
【００４４】
また、二次電池３の残容量が無いことを検知する検知部を設け、当該検知部によって二次電池３の残容量が無いことが検知されると、燃料供給部２’が燃料電池スタック１に供給する燃料量を多くし、モード制御回路５’によって設定される放電モード時の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ４の出力電圧の設定値を小さくするようにしてもよい。
【００４５】
また、図６に示す燃料電池システムにおいても、図１に示す燃料電池システムと同様に燃料電池スタック１の出力端にアノードが接続される逆流防止ダイオードを設けない構成としたが、逆流防止ダイオードを設ける構成にしても構わない。
【００４６】
また、図６に示す燃料電池システムにおいても、図１に示す燃料電池システムと同様に負荷電力検出部８、出力電力判定部９、及び供給燃料量制御部１０を追加してもよい。
【００４７】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の範囲はこれ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６に示す燃料電池システムの燃料供給部２’から燃料電池スタック１に供給される燃料量を二種類ではなく三種類以上にしても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【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、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３】は、本発明に係る燃料電池システムが備える双方向コンバータの一構成例を示す図である。
【図４】は、図１に示す燃料電池システムの変形例を示す図である。
【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、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。
【符号の説明】
【００４９】
１  燃料電池スタック
２、２’  燃料供給部
３  二次電池
４  双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ
５、５’  モード制御回路
６  負荷
７、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
【図１】
2006049175.tif 000003
【図２】
2006049175.tif 000004
【図３】
2006049175.tif 000005
【図４】
2006049175.tif 000006
【図５】
2006049175.tif 000007
【図６】
2006049175.tif 000008
【図７】
2006049175.tif 000009