(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関（７）を走行用駆動源とし、エチレングリコールを含有する冷却液を熱媒体として用いる冷却装置（８〜１０）により前記内燃機関（７）が冷却される車両に搭載される車両用発電システムであって、
前記冷却液内のエチレングリコールを燃料として用い、エチレングリコールと酸化剤との電気化学反応により電気エネルギを発生させる燃料電池（１５）を備えることを特徴とする車両用発電システム。
【請求項２】
前記燃料電池（１５）は、燃料としてアルコールまたはエーテルを用いた場合にも電気エネルギを発生させることが可能であることを特徴とする請求項１に記載の車両用発電システム。
【請求項３】
前記冷却液からエチレングリコールを分離する分離手段（１４）を備え、
前記燃料電池（１５）は、前記分離手段（１４）により分離されたエチレングリコールを燃料として用いて電気エネルギを発生させることを特徴とする請求項１または２に記載の車両用発電システム。
【請求項４】
前記分離手段（１４）は、前記冷却液からエチレングリコールを分離する膜（１４ａ）を備えていることを特徴とする請求項３に記載の車両用発電システム。
【請求項５】
前記分離手段（１４）は、前記膜（１４ａ）または前記冷却液を振動させる振動手段（１４ｄ）を備えることを特徴とする請求項４に記載の車両用発電システム。
【請求項６】
内燃機関（７）を走行用駆動源とし、エチレングリコールを含有する冷却液を熱媒体として用いる冷却装置（８〜１０）により前記内燃機関が冷却される車両に搭載される車両用発電システムであって、
前記冷却液に含まれるエチレングリコールを改質して水素を生成させる改質手段（２２）と、
酸化剤と前記改質手段（２２）により生成された水素を燃料として用い、前記燃料と酸化剤との電気化学反応により電気エネルギを発生させる燃料電池（１５）を備えることを特徴とする車両用発電システム。
【請求項７】
前記車両には、前記内燃機関の始動に必要な電力を供給する２次電池（１）と、前記内燃機関の停止時に電力を消費するとともに、前記内燃機関の停止時に前記２次電池から電力供給される電気負荷（２）とが搭載されており、
前記燃料電池（１５）は、電気化学反応により発生した電気エネルギを前記２次電池（１）あるいは前記電気負荷（２）の少なくとも一方に供給可能に構成されており、
前記分離手段（１１）から前記燃料電池（１５）への燃料の供給を制御する燃料供給制御手段（２１、３１）とを備え、
前記燃料供給制御手段（２１、３１）は、所定条件が成立した場合に、前記燃料電池（１５）に燃料を供給させ、前記燃料電池（１５）における発電を開始させることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の車両用発電システム。
【請求項８】
前記所定条件は、前記内燃機関（７）が停止してから所定期間が経過したことであることを特徴とする請求項７に記載の車両用発電システム。
【請求項９】
前記所定条件は、前記内燃機関（７）が停止していることであることを特徴とする請求項７に記載の車両用発電システム。
【請求項１０】
前記燃料電池（１５）は、複数の燃料電池セルが電気的に直列接続されて構成されていることを特徴とする請求項７ないし９のいずれか１つに記載の車両用発電システム。
【請求項１１】
前記燃料電池（１５）での発電電圧を昇圧する電圧変換手段（３２）を備えることを特徴とする請求項７ないし１０のいずれか１つに記載の車両用発電システム。
【請求項１２】
前記電圧変換手段（３２）は、昇圧回路を複数備えていることを特徴とする請求項１１に記載の車両用発電システム。
【請求項１３】
前記電圧変換手段（３２）は、前記２次電池（１）からの電源供給により作動することを特徴とする請求項１１または１２に記載の車両用発電システム。
【請求項１４】
前記エチレングリコールには、ジエチレングリコール、トリエチレングリコールが含まれていることを特徴とする請求項１ないし１３のいずれか１つに記載の車両用発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関を走行用駆動源とする車両に搭載され、内燃機関用燃料から分離したエチレングリコール等を燃料として発電する燃料電池を備える車両用発電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、車両に搭載する補機類の増加やその機能の増大に伴い、車両停止中に補機類での消費電流（暗電流）が増大しており、車両搭載のバッテリが過剰に放電する可能性がある。また、一般に車両搭載のバッテリは休止期間中に自己放電を起こし、自然に充電容量が低下する。このため車両の停止期間が長い場合にはバッテリの容量低下が顕著になる。この傾向は、車両の走行中の電気負荷の増大によりバッテリの充電と放電のバランスがくずれた場合にはさらに容量低下を助長する結果となる。
【０００３】
そこで、近年実用化してきた燃料電池を用い、内燃機関の停止中に発電させ、バッテリを充電することが考えられるが、燃料電池の燃料を確保しなければならないという問題がある。これに対し、本出願人は、車両に搭載されるウィンドウォッシャ液に含まれるメタノール用いて燃料電池を発電させることを提案している（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００５−１５８３３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、メタノールは直接燃料型燃料電池の燃料としては適当ではあるものの、毒性をもつ欠点がある。また、メタノールは分子量が低いために燃料電池内の電解質膜を透過しやすく、透過した場合には発電電圧の低下を招く欠点もある。メタノールの透過を防ぐために電解質膜の膜厚を厚くすると電気抵抗が大きくなる。さらに、ユーザはウィンドウォッシャ液としてメタノール以外の物質を入れてしまうことがあり、この場合には燃料電池として発電が困難になるという大きな欠点がある。
【０００５】
本発明は上記点に鑑み、内燃機関を走行用駆動源とする車両において、燃料電池の燃料を確保することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明は、内燃機関（７）を走行用駆動源とし、エチレングリコールを含有する冷却液を熱媒体として用いる冷却装置（８〜１０）により内燃機関（７）が冷却される車両に搭載される車両用発電システムであって、冷却液内のエチレングリコールを燃料として用い、エチレングリコールと酸化剤との電気化学反応により電気エネルギを発生させる燃料電池（１５）を備えることを特徴としている。これにより、燃料電池（１５）の燃料は内燃機関用の冷却液から確保できるので、車両ユーザは内燃機関（７）に対する冷却液の保守を行うだけでよく、燃料電池（１５）のための燃料補給をする必要がない。
【０００７】
この場合、燃料としてアルコールまたはエーテルを用いた場合にも発電が可能な燃料電池（１５）を用いることで、燃料としてのエチレングリコールがなくなった場合にも、エチレングリコール以外の燃料を用いて燃料電池（１５）での発電を行うことができる。
【０００８】
また、冷却液からエチレングリコールを分離する分離手段（１４）を備え、燃料電池（１５）は、分離手段（１４）により分離されたエチレングリコールを燃料として用いて電気エネルギを発生させることで、燃料電池（１５）の発電電圧を向上させることができ、燃料電池（１５）での発電効率を向上させることができる。
【０００９】
また、分離手段（１４）は、冷却液からエチレングリコールを分離する膜（１４ａ）を備えているように構成することができる。さらに、分離手段（１４）に膜（１４ａ）または冷却液を振動させる振動手段（１４ｄ）を設けることで、効率的に冷却液からエチレングリコールを分離することができる。
【００１０】
また、本発明は、内燃機関（７）を走行用駆動源とし、エチレングリコールを含有する冷却液を熱媒体として用いる冷却装置（８〜１０）により内燃機関が冷却される車両に搭載される車両用発電システムであって、冷却液に含まれるエチレングリコールを改質して水素を生成させる改質手段（２２）と、酸化剤と改質手段（２２）により生成された水素を燃料として用い、燃料と酸化剤との電気化学反応により電気エネルギを発生させる燃料電池（１５）を備えることを特徴としている。これにより、水素を用いて燃料電池（１５）を発電させることができるので、燃料電池（１５）の発電効率を向上させることができる。
【００１１】
また、本発明は、車両に、内燃機関の始動に必要な電力を供給する２次電池（１）と、内燃機関の停止時に電力を消費するとともに、内燃機関の停止時に２次電池から電力供給される電気負荷（２）とが搭載されている場合において、燃料電池（１５）は、電気化学反応により発生した電気エネルギを２次電池（１）あるいは電気負荷（２）の少なくとも一方に供給可能に構成されており、分離手段（１１）から燃料電池（１５）への燃料の供給を制御する燃料供給制御手段（２１、３１）とを備え、燃料供給制御手段（２１、３１）は、所定条件が成立した場合に、燃料電池（１５）に燃料を供給させ、燃料電池（１５）における発電を開始させることを特徴としている。
【００１２】
これにより、内燃機関（７）の停止中に２次電池（１）の充電容量低下を防止することができる。このため、２次電池（１）は、内燃機関（７）を次回始動する際に内燃機関（７）の始動に必要な電力を保持することが可能となる。
【００１３】
この場合、所定条件を内燃機関（７）が停止してから所定期間が経過したこととすることができ、あるいは所定条件を内燃機関（７）が停止していることとすることができる。
【００１４】
また、燃料電池（１５）は、複数の燃料電池セルが電気的に直列接続されて構成されているようにすることで、燃料電池（１５）の出力電圧を上げることができる。
【００１５】
また、燃料電池（１５）での発電電圧を昇圧する電圧変換手段（３２）を設けることで、燃料電池（１５）の発電電圧を２次電池（１）に充電可能な電圧に昇圧することができる。
【００１６】
また、電圧変換手段（３２）は、昇圧回路を複数備えているようにすることで、燃料電池（１５）の発電電圧を効率的に昇圧することができる
。
【００１７】
また、電圧変換手段（３２）が２次電池（１）からの電源供給により作動するように構成することができる。
【００１８】
また、エチレングリコールには、ジエチレングリコール、トリエチレングリコールを含めることができる。
【００１９】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図１〜図４に基づいて説明する。図１は本第１実施形態の２次電池充電システムの全体構成を示しており、図２は燃料電池ユニットの構成を示している。本実施形態の車両は、内燃機関１を走行用駆動源とするものであり、２次電池１、電気負荷２、発電装置３、燃料電池ユニット１０、制御部３０等が搭載されている。
【００２１】
２次電池１は、内燃機関７（図２）の作動中に発電装置３にて発電した電力を蓄えるとともに、各種の補機類に電力を供給するものである。また、２次電池１は、内燃機関７を始動する際に用いられるスタータ（図示せず）に電源供給を行うように構成されている。
【００２２】
電気負荷２は、内燃機関７の停止時も含めて常時通電が必要となるものであり、例えば時計やリモコン式ドアロックスイッチ等である。電気負荷２には、内燃機関７が作動している際には発電装置３にて発電した電力が供給され、内燃機関７が停止している際には、２次電池１から電力が供給される。
【００２３】
発電装置３は、オルタネータ４、整流器５、レギュレータ６を備えている。オルタネータ４は、内燃機関７により駆動されて発電し交流電圧を出力する。整流器５は、オルタネータ４の交流電圧を整流して整流電圧を発生し２次電池１及びレギュレータ６に供給する。レギュレータ６は、オルタネータ６の出力を制御して、出力電圧が上限電圧以上にならないようにしている。
【００２４】
燃料電池ユニット１２は、燃料貯蔵容器１３、分離器１４、燃料電池１５を備えている。本実施形態の燃料電池１５は、燃料としてエチレングリコール（ＨＯＣＨ2ＣＨ2ＯＨ）を用いるダイレクトエチレングリコール燃料電池（ＤＥＧＦＣ）を採用している。このため、燃料貯蔵容器１１には、燃料としてのエチレングリコールを含む冷却液が液体状態で貯蔵されている。燃料電池１５は、固体高分子電解質膜型燃料電池を好適に用いることができる。この固体高分子電解質膜型燃料電池は、常温で作動するため、停止時の車両でも使用しやすい。
【００２５】
燃料電池１５は、内燃機関７（図２）の停止時に２次電池１の充電のために発電を行うものである。燃料電池１５の発電電力は、２次電池１の起電力を１２Ｖとし、電気負荷２の消費電流を５０ｍＡ程度とすると、５０ｍＡ×１２Ｖ＝０．６Ｗ程度あればよい。本実施形態では、より多くの電力（例えば１０Ｗ）を燃料電池１５で発電させて２次電池１を充電し、２次電池１の状態を急速に回復させるようにしている。
【００２６】
図２に示すように、本実施形態の車両には、内燃機関７を冷却するための冷却装置８〜１０が設けられている。冷却装置は、内燃機関７に冷却液を循環させるための冷却液循環経路８、ファン９を備えるラジエータ１０を備えている。内燃機関７で発生した余剰な熱量はラジエータ１０にて放熱される。冷却液は、不凍液（ＬＬＣ）として一般的に用いられているもので、エチレングリコールと水との混合液として構成されている。本実施形態ではエチレングリコールの濃度が３０〜６０％程度の冷却液を用いている。
【００２７】
冷却液循環経路８と燃料貯蔵容器１３は冷却液バイパス経路１１により接続されており、冷却液循環経路８から冷却液バイパス経路１１を介して燃料貯蔵容器１３に冷却液が供給される。燃料貯蔵容器１３内には、冷却液の液面を検出する液面センサ１６が設けられている。燃料貯蔵容器１３と分離器１４は冷却液供給経路１７により接続されており、燃料貯蔵容器１３から冷却液供給経路１７を介して分離器１４に冷却液が供給される。燃料貯蔵容器１３内には、冷却液供給経路１７に冷却液を圧送する冷却液供給ポンプ１８が設けられている。
【００２８】
燃料電池１５に供給されるエチレングリコールの濃度が低くなると、燃料電池１５の発電電圧の低下を招くので、エチレングリコールをある程度の濃度にすることが必要である。そこで、本実施形態では分離器１４を用いてエチレングリコールを分離している。なお、本明細書中における「分離」には、エチレングリコールの濃度を高くすることを含んでいる。なお、分離器１４が本発明の分離手段に相当している。
【００２９】
分離器１４は、分離膜１４ａにより内部を第１室１４ｂと第２室１４ｃに仕切られており、第１部屋１４ｂに燃料貯蔵容器１３から冷却液が供給される。分離膜１４ａは、水を透過させ、エチレングリコールを透過させない膜として構成されている。このため、第１室１４ｂの冷却液に含まれる水が分離膜１４ａを透過して第２室１４ｃに移動し、第１室１４ｂにおけるエチレングリコール濃度が高くなる。分離器１４の第１室１４ｂは還流経路１９によって燃料貯蔵容器１３と接続されており、分離器１４にて分離された水は燃料貯蔵容器１３に還流するように構成されている。
【００３０】
また、本実施形態の分離器１４は、振動膜分離方式として構成されており、分離膜１４ａを振動させる振動手段としての振動部１４ｄが設けられている。振動部１４ｄは、例えば振動を発生させる振動モータを用いることができる。このように、分離膜１４ａを振動させることで、エチレングリコールと水の分離を効率よく行うことができる。
【００３１】
分離器１４の第１室１４ｂと燃料電池１５は、燃料供給経路１９によって接続されている。燃料供給経路２０には、経路を開閉するための開閉弁２１が設けられている。
【００３２】
通常時は燃料供給経路２０は開閉弁２１によって遮断されている。燃料電池１５の起動時に開閉弁２１が開放する。開閉弁２１が開放されることで、分離器１４の第１室１４ｂ内のエチレングリコールが燃料供給経路２０を介して燃料電池１５に供給される。これにより燃料電池１５では、エチレングリコールから生成した水素を燃料とし、空気中に含まれる酸素を酸化剤として電気化学反応が起こり、発電を開始する。
【００３３】
図３は、燃料電池１５の主要構成を示す概念図である。燃料電池１５は、電解質膜の両側面に電極が配置されたＭＥＡ（Membrane  Electrode  Assembly：電解質・電極接合体）１５０と、このＭＥＡ１５０を挟持する一対のセパレータ１５１、１５２から構成される燃料電池セルとして構成されている。本実施形態の燃料電池１５は、１層の燃料電池セルを備えている。ＭＥＡ１５０の電解質膜の周囲は、封止剤１５３によりシールされている。ＭＥＡ１５０の電解質膜は、ＯＨ-イオン（アニオン）伝導型の膜（たとえば株式会社トクヤマのＢＡシリーズ）を使用することができる。また、ＭＥＡ１５０の触媒として、欧州特許出願公開第１５５６９１６号明細書に開示されているエチレングリコール用の触媒を使用することができる。
【００３４】
セパレータ１５１、１５２は、カーボン材または導電性金属よりなる板状部材からなる。アノード側セパレータ１５１には破線で示す溝が形成されており、分離器１４からエチレングリコールが供給される。カソード側セパレータ１５２には、空気が供給される溝が形成されている。本実施形態の燃料電池１５は、発電電力が１０Ｗ程度と小さいので、必ずしも空気を強制的に供給する必要はなく、自然対流を利用してカソード側セパレータ１５２に空気が供給される。本実施形態の燃料電池１５では以下の化学反応が起こり、電気エネルギを発生させる。
【００３５】
アノード側：ＨＯＣＨ2ＣＨ2ＯＨ＋１０ＯＨ-→２ＣＯ2＋８Ｈ2Ｏ＋１０ｅ-
カソード側：５／２Ｏ2＋５Ｈ2Ｏ＋１０ｅ-→１０ＯＨ-
カソード側での水は、アノード側で生成した水が電解質膜内を拡散してカソード側に到達することで得られる。
【００３６】
図２に戻り、燃料電池１５のアノード側には、電気化学反応に用いられなかったエチレングリコールである残燃料と水と二酸化炭素が排出される残燃料排出経路２１が設けられている。残燃料排出経路２１は、分離器１４の第２室１４ｃに接続されており、残燃料は分離器１４の第２室１４ｃに供給される。なお、残燃料排出経路２１は、燃料貯蔵容器１３に接続するように構成してもよい。
【００３７】
図１に戻り、本実施形態の２次電池充電システムは、制御部３０を備えている。制御部３０は、制御回路３１、電圧変換回路３２を備えている。制御部３０の各回路３１、３２は、２次電池１からの電源供給を受けて作動するように構成されている。制御回路３１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏなどを備えた周知のマイクロコンピュータによって構成され、ＲＯＭなどに記憶されたプログラムに従って各種演算などの処理を実行する。本実施形態の制御回路３１は、内燃機関の作動状態を検出できるとともに、開閉弁２１の開閉制御、冷却液供給ポンプ１８の作動制御を行うように構成されている。なお、制御回路３１と開閉弁２１が本発明の燃料供給制御手段に相当し、電圧変換回路３２が本発明の電圧変換手段に相当している。
【００３８】
電圧変換回路３２は、燃料電池１５で発生した電気エネルギを２次電池１に充電可能な電圧まで昇圧する。本実施形態の単セルから構成された燃料電池１５の発電電圧は０．５〜０．８Ｖ程度であるので、これを電圧変換回路３２で２次電池１の起電力（例えば１２Ｖ）まで昇圧する。
【００３９】
図４は、電圧変換回路３２の構成を示す回路図である。図４に示すように、電圧変換回路３２は周知の昇圧回路であり、制御回路３１からの起動信号により開閉するスイッチ３２ａ、昇圧制御回路３２ｂ、ＤＣ／ＤＣコンバータ部３２ｃを備えている。ＤＣ／ＤＣコンバータ部３２ｃは、コイル３２ｄ、スイッチ素子３２ｅ、３２ｆ、コンデンサ３２ｇ、３２ｈを備えており、コイル３２ｄに蓄えた電気エネルギをスイッチ素子３２ｅ、３２ｆにてスイッチングし、コンデンサ３２ｇ、３２ｈで平滑化することで昇圧する。
【００４０】
次に、本実施形態の２次電池充電システムの作動について説明する。
【００４１】
内燃機関７の運転中に、エチレングリコール含有冷却液は冷却液循環経路８から燃料貯蔵容器１３に送られ、燃料貯蔵容器１３にエチレングリコール含有冷却液が貯蔵される。
【００４２】
本実施形態の制御回路３１は、内燃機関７の停止から所定期間経過した時点で、制御回路３１から燃料電池起動信号が出力される。燃料電池起動信号は、冷却液供給ポンプ１８、開閉弁２１に出力される。これにより、開閉弁２１は開放状態となり、冷却液供給ポンプ１８が作動開始する。なお、「所定期間」は、２次電池１の充電容量が放電により内燃機関の始動に必要な所定値（例えば満充電状態の４０％）を下回ると推定される期間であり、本実施形態では内燃機関の停止から４０日経過後としている。内燃機関の停止は、オルタネータ４での発電が行われなくなったことに基づいて検出することができる。
【００４３】
内燃機関７が停止している状態では、エチレングリコール含有冷却液が燃料貯蔵容器１３内に滞留している。このため、冷却液供給ポンプ１８が作動し、燃料貯蔵容器１３内のエチレングリコール含有冷却液が分離器１４の第１室１４ｂに供給されることで、第１室１４ｂでエチレングリコールが濃縮される。そして、開閉弁２１が開放状態となることで、分離器１４の第１室１４ｂ内のエチレングリコールが燃料電池１５に供給される。これにより、燃料電池１５は発電を開始することができる。また、冷却液供給ポンプ１８を停止し、開閉弁２１を閉じれば、燃料電池１５はエチレングリコールの消費とともに発電を停止する。
【００４４】
燃料電池１５で発生した電気エネルギは、電圧変換回路３２で２次電池１に充電可能な電圧まで昇圧され、２次電池１に供給される。これにより、内燃機関７の停止中に２次電池１を充電して充電容量の低下を防止することができ、内燃機関７を次回始動する際に、内燃機関７の始動に必要な電力を保持することが可能となる。
【００４５】
また、液面センサ１６にて冷却液中のエチレングリコールが減少したことが検出された場合には、ガソリンスタンド等にてエチレングリコール含有冷却液を補給すればよい。燃料電池１５の燃料となるエチレングリコールは冷却液から分離することで確保できるので、車両ユーザは従来から行っている冷却液の保守のみを行なえばよく、燃料電池１５のための特別な操作・保守を必要としない。
【００４６】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。本第２実施形態は、上記第１実施形態に比較して、燃料電池１５の起動条件が異なるものである。以下、上記第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
【００４７】
本第２実施形態の制御回路３１は、２次電池１の開放電圧を検出することで、２次電池１のＳＯＣ（充電状態）を推定するように構成されている。制御回路３１は、内燃機関が停止しており、かつ、２次電池１の開放電圧から推定された２次電池１のＳＯＣが所定値を下回った場合に、開閉弁２１に対して起動信号を出力する。この「所定値」は、内燃機関の始動に必要な充電容量であり、例えば２次電池２の満充電状態の４０％程度に設定することができる。
【００４８】
このような構成によっても、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００４９】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について図５に基づいて説明する。本第３実施形態は、上記第１実施形態に比較して、燃料電池１５の起動条件が異なる。以下、上記第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
【００５０】
図５は本第３実施形態の２次電池充電システムの概念図である。図５に示すように、本第３実施形態では２次電池１における電流の授受を監視する電流センサ３３が設けられている。電流センサ３３では、電流の流れ方向および電流の大きさを検出することができる。
【００５１】
本実施形態の制御回路３１は、内燃機関が停止状態になったことを検出すると、直ちに冷却液供給ポンプ１８、開閉弁２１に燃料電池起動信号を出力する。これにより、燃料電池１５は発電を開始し、２次電池１の充電が行われる。このとき、電流センサ３３にて２次電池１における電流の授受を監視し、それがゼロか、あるいはわずかに２次電池１に充電されるようにすれば２次電池１が過放電になることはない。
【００５２】
本実施形態のように内燃機関の停止後直ちに２次電池１の充電を行う構成では、２次電池１が消費する電流分の補充ができればよいので、燃料電池１５の発電電力は大きくする必要はないが、内燃機関の停止期間中はいつでも発電を行う必要があるため、燃料電池１５の耐久時間は長いことが要求される。
【００５３】
（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態について図６に基づいて説明する。本第４実施形態は、上記第１実施形態に比較して、電圧変換回路３２の構成が異なる。以下、上記第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
【００５４】
図６は、本第４実施形態の電圧変換回路３２の回路図である。図６に示すように、本第４実施形態の電圧変換回路３２では、同様の構成を有する複数（本例では２つ）のＤＣ／ＤＣコンバータ部３２ｃ、３２ｉが設けられている。ＤＣ／ＤＣコンバータ部３２ｃ、３２ｉが本発明の昇圧回路に相当している。
【００５５】
燃料電池１５の発電電圧が例えば０．６Ｖである場合に、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ部３２ｃで０．６Ｖを３Ｖ程度に昇圧し、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ部３２ｉで３Ｖを１２Ｖ程度に昇圧する。このように、電圧変換回路３２に複数の昇圧回路を設けることで、エネルギ変換効率を向上させることができる。
【００５６】
（第５実施形態）
次に、本発明の第５実施形態について図７に基づいて説明する。本第５実施形態は、上記第１実施形態に比較して、燃料電池１５の構成が異なる。以下、上記第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
【００５７】
図７は、本第５実施形態の燃料電池１５の構成を示す概念図である。図７に示すように、本第５実施形態の燃料電池１５は、ＭＥＡ１５０と一対のセパレータ１５１、１５２からなる燃料電池セル１５０、１５１、１５２を複数設け、これらの燃料電池セル１５０、１５１、１５２を電気的に直列接続して構成されている。本実施形態では、３個の燃料電池セル１５０、１５１、１５２を積層している。このように複数の燃料電池セル１５０、１５１、１５２を積層することで、燃料電池１５の発電電圧を上げることができる。
【００５８】
（第６実施形態）
次に、本発明の第６実施形態について図８に基づいて説明する。以下、上記第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
【００５９】
図８は、本第６実施形態の２次電池充電システムの概念図である。図８に示すように、本第６実施形態では、車両外部にリモート装置４０が設けられている。制御回路３１には第１の通信手段としての通信回路３１ａが設けられ、リモート装置４０との間で通信可能となっている。本実施形態では、無線による通信が行われる。
【００６０】
制御回路３１は、内燃機関が停止してから所定期間が経過した場合、あるいは２次電池１の残存容量が低下し、内燃機関の始動に必要な所定値を下回った場合に、リモート装置４０に２次電池１の残存容量に関する残存容量情報を送信する。また、制御回路３１は、リモート装置４０から燃料電池１５の起動指令に関する起動指令情報を受信する。
【００６１】
リモート装置４０は、制御回路３１との間で通信可能な通信回路４１とユーザが視認可能な表示部４２とユーザが操作可能な操作部４３とを備えている。なお、リモート装置４０、通信回路４１、表示部４２、操作部４３が、それぞれ本発明の外部装置、第２の通信手段、表示手段、操作手段に相当している。
【００６２】
リモート装置４０は、制御回路３１から残存容量情報を受信した場合に、表示部４２によって２次電池１の残存容量が少なくなり充電が必要な状態であることを、ユーザに報知することができるように構成されている。また、操作部４３は、例えばボタンから構成されており、ユーザの操作により燃料電池１５の起動指令、すなわち２次電池１の充電開始指令を行うことができるように構成されている。リモート装置４０は、ユーザが操作部２３ｃで燃料電池１５の起動指令を行うことで、制御回路３１に対して、起動指令情報を送信する。
【００６３】
制御回路３１は、リモート装置４０からの起動指令情報を受信すると、冷却液供給ポンプ１８、開閉弁２１に燃料電池起動信号を出力して燃料電池１５を起動し、２次電池１の充電を開始する。
【００６４】
以上の構成により、車両外のユーザに２次電池１の充電が必要であることを報知し、ユーザからの指示にしたがって２次電池１の充電を行うようにすることができる。
【００６５】
なお、本実施形態では、リモート装置４０を車両外部に設けたが、これに限らず車室内に設けてもよい。この場合には、制御回路３１とリモート装置４０との間の通信を有線で行うように構成してもよい。
【００６６】
（第７実施形態）
次に、本発明の第７実施形態について図９に基づいて説明する。以下、上記第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
【００６７】
図９は、本第７実施形態の２次電池充電システムの概念図である。図９に示すように、本実施形態の燃料電池ユニット１２には、改質手段としての改質装置２２が設けられている。改質装置２２には、米国特許第６６９９４５７号明細書、米国特許第６９６４７５７号明細書、米国特許第６９６４７５８号明細書で開示されている改質技術を用いることができる。改質装置２２では、以下の改質反応によりエチレングリコールから水素が生成される。
【００６８】
ＨＯＣＨ2ＣＨ2ＯＨ＋Ｏ2→３Ｈ2＋２ＣＯ2
改質器２２には、加熱手段としての電気ヒータ（図示せず）が設けられており、エチレングリコールが改質可能温度（例えば２５０℃）以上に加熱されるように構成されている。電気ヒータは、二次電池１から電源供給される。改質反応開始後は、改質反応にて発生した熱でエチレングリコールが加熱されるので、電気ヒータによる加熱は不要となる。
【００６９】
冷却液貯蔵容器１３から冷却液供給経路１７を介してエチレングリコール含有冷却液が供給され、改質装置２２にて生成した水素は、燃料供給経路２０を介して燃料電池１５に供給される。冷却液供給経路１７には、開閉弁２１が設けられている。開閉弁２１を開放することで冷却液貯蔵容器１３から改質器２２へのエチレングリコールの供給が開始され、開閉弁２１を遮断することで冷却液貯蔵容器１３から改質器２２への供給が停止される。
【００７０】
本実施形態の燃料電池１５は、ＭＥＡ１５０の電解質膜として、ナフィオン（デュポン社）等のプロトン伝導性の高分子電解質膜を用いており、改質装置２２から供給される水素を燃料とし、空気中に含まれる酸素を酸化剤として電気化学反応が起こり、発電を開始する。
【００７１】
本実施形態のように、改質装置２２にてエチレングリコールから水素を生成し、燃料電池１５の燃料として水素を用いることで、燃料電池１５を高い電流密度で発電させることができる。このため、燃料電池１５を高効率で発電させることができ、燃料電池１５自体を小型化できる。なお、改質装置２２は、エチレングリコール以外に、砂糖水（グルコース溶液）やグリセロールを改質させて水素を生成することが可能となっている。このため、エチレングリコールがなくなった場合に、砂糖水（グルコース溶液）やグリセロールを改質器２２に供給して水素を生成することができる。
【００７２】
（他の実施形態）
なお、上記実施形態では、燃料電池１５にて発生した電気エネルギを２次電池１の充電に用いたが、これに限らず、燃料電池１５にて発生した電気エネルギを電気負荷２に直接供給するように構成してもよい。この場合には、燃料電池１５の発電電圧を昇圧する電圧変換回路３２を燃料電池１５と電気負荷２との間に設ければよい。
【００７３】
また、上記実施形態では、燃料電池１５の燃料として「ＨＯＣＨ2ＣＨ2ＯＨ」の構造式を有するエチレングリコールを用いたが、これに限らず、本明細書中の「エチレングリコール」には、ジエチレングリコール、トリエチレングリコールが含まれているものとする。
【００７４】
また、上記実施形態では、エチレングリコールを燃料として発電可能な燃料電池１５を用いたが、エチレングリコール以外の燃料を用いて燃料電池１５で発電させる構成としてもよい。このような構成によれば、エチレングリコールがなくなった場合に、エチレングリコール以外の燃料を用いて燃料電池１５での発電を行うことができる。エチレングリコール以外の燃料としては、例えばエタノール、メタノール、ジメチルエーテルを用いることができる。
【００７５】
また、上記実施形態では、アニオン伝導型の電解質膜を有する燃料電池１５を用いたが、これに限らず、カチオン伝導型の電解質膜を有する燃料電池を用いてもよい。この場合にも、エチレングリコール以外の燃料（例えばエタノール、メタノール、ジメチルエーテル）を用いて燃料電池での発電を行うことができる。
【００７６】
また、上記実施形態では、分離器１４に分離膜１４ａを振動させる振動手段としての振動部１４ｄを設けたが、これに限らず、振動手段により冷却液を振動させるように構成してもよい。
【００７７】
また、上記実施形態では、分離器１４に分離膜１４ａを振動させる振動部１４ｄを設けたが、これに限らず、分離器１４から振動部１４ｄを省略してもよい。
【００７８】
また、上記実施形態では、分離器１４を用いてエチレングリコールを濃縮するように構成したが、冷却液として通常使用されるエチレングリコール濃度であれば、水分が存在していても燃料電池１５での発電は可能である。このため、必ずしも分離器１４は必要ではなく、省略してもよい。
【００７９】
また、上記実施形態では、燃料電池１５を冷却液貯蔵容器１３から離れた位置に配置したが、分離器１４を設けない構成の場合には、燃料電池１５を冷却液貯蔵容器１３内または冷却液貯蔵容器１３に接触するように配置してもよい。これにより、２次電池充電システムをコンパクトにすることができ、車両への搭載性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】第１実施形態の２次電池充電システムの全体構成を示す概念図である。
【図２】燃料電池ユニットの構成を示す概念図である。
【図３】燃料電池の主要構成を示す概念図である。
【図４】電圧変換回路の回路図である。
【図５】第３実施形態の２次電池充電システムの概念図である。
【図６】第４実施形態の電圧変換回路の回路図である。
【図７】第５実施形態の燃料電池の構成を示す概念図である。
【図８】第６実施形態の２次電池充電システムの概念図である。
【図９】第７実施形態の２次電池充電システムの概念図である。
【符号の説明】
【００８１】
１…２次電池、２…電気負荷、３…発電装置、４…オルタネータ、１０…燃料電池ユニット、１３…冷却液貯蔵容器、１４…分離器、１４ａ…分離膜、１５…燃料電池、２１…開閉弁、２２…改質装置、３１…制御回路、３２…電圧変換回路、４０…リモート装置。
【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８】
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【図９】
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