(57)【要約】【課題】  安定した電力を供給可能な燃料電池システムを提供する。【解決手段】  燃料電池システム８００において、外部負荷８０３に電力を供給する複数の燃料電池群８０１を互いに電気的に接続するとともに、外部負荷８０３に電気的に接続し、複数の燃料電池群８０１の中から少なくとも一つの燃料電池群８０１を選択し、選択された燃料電池群８０１を外部負荷８０３から電気的に切断する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部負荷に電力を供給する複数の燃料電池群と、
前記複数の燃料電池群の中から少なくとも一つの燃料電池群を選択する選択部と、
前記選択部が選択した前記燃料電池群を前記外部負荷から電気的に切断するとともに、他の前記燃料電池群を前記外部負荷に電気的に接続する接続手段と、
を含むことを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料電池システムにおいて、
前記選択部が前記外部負荷から切断する燃料電池群を選択するための処理手順を記憶する記憶部をさらに含み、
前記選択部は、前記記憶部に記憶された処理手順に従って、前記外部負荷から切断する燃料電池群を選択することを特徴とする燃料電池システム。
【請求項３】
請求項２に記載の燃料電池システムにおいて、
前記記憶部は、前記選択部が前記燃料電池群を選択する順番を記憶し、
前記選択部は、前記記憶部に記憶された順番に従って、前記外部負荷から電気的に切断する燃料電池群を順次選択することを特徴とする燃料電池システム。
【請求項４】
請求項１または２に記載の燃料電池システムにおいて、
前記選択部は、前記複数の燃料電池群の動作状態に応じて、前記外部負荷から電気的に切断する燃料電池群を選択することを特徴とする燃料電池システム。
【請求項５】
請求項１または２に記載の燃料電池システムにおいて、
前記燃料電池群毎の動作状態を監視する監視部をさらに含み、
前記選択部は、前記監視部により得られた前記燃料電池群毎の動作状態に応じて、前記外部負荷から電気的に切断する燃料電池群を選択することを特徴とする燃料電池システム。
【請求項６】
請求項５に記載の燃料電池システムにおいて、
前記監視部は、前記燃料電池群毎に出力電圧を測定する電圧測定部を含み、
前記選択部は、前記電圧測定部によって測定された出力電圧に応じて、前記外部負荷から電気的に切断する燃料電池群を選択することを特徴とする燃料電池システム。
【請求項７】
請求項１乃至６いずれかに記載の燃料電池システムにおいて、
前記複数の燃料電池群の動作状態を監視する監視部と、
前記監視部により得られた前記燃料電池群の動作状態に応じて、少なくとも一つの燃料電池群を前記外部負荷から電気的に切断するか否かを判断する判断部と、
をさらに含み、
前記選択部は、前記判断部が少なくとも一つの燃料電池群を前記外部負荷から電気的に切断すると判断した場合に、前記外部負荷から電気的に切断する燃料電池群を選択することを特徴とする燃料電池システム。
【請求項８】
請求項７に記載の燃料電池システムにおいて、
前記監視部は、前記複数の燃料電池群の電流値を計測する電流値計測部を含み、
前記判断部は、前記電流値計測部によって計測された電流値に応じて、少なくとも一つの燃料電池群を前記外部負荷から電気的に切断するか否かを判断することを特徴とする燃料電池システム。
【請求項９】
請求項７または８に記載の燃料電池システムにおいて、
前記監視部は、前記複数の燃料電池群により前記外部負荷に供給される前記電力を計測する電力計測部を含み、
前記判断部は、電力計測部によって計測された電力に応じて、少なくとも一つの燃料電池群を前記外部負荷から電気的に切断するか否かを判断することを特徴とする燃料電池システム。
【請求項１０】
請求項５乃至９いずれかに記載の燃料電池システムにおいて、
前記監視部による監視結果を報知する報知部をさらに含むことを特徴とする燃料電池システム。
【請求項１１】
請求項１乃至１０いずれかに記載の燃料電池システムにおいて、
計時部をさらに含み、
前記接続手段は、前記外部負荷から電気的に切断していた前記燃料電池群を、当該燃料電池群を前記外部負荷から電気的に切断してから所定の時間の経過後に、前記外部負荷に電気的に接続することを特徴とする燃料電池システム。
【請求項１２】
請求項１乃至１１いずれかに記載の燃料電池システムにおいて、
計時部をさらに含み、
前記選択部は、所定の時間の経過毎に、前記外部負荷から電気的に切断する燃料電池群を順次選択することを特徴とする燃料電池システム。
【請求項１３】
請求項１乃至１２いずれかに記載の燃料電池システムにおいて、
前記複数の燃料電池群は互いに直列に接続され、
前記接続手段は、
前記複数の燃料電池群に並行に設けられた補助ラインと、
前記選択部が選択した燃料電池群を前記外部負荷から電気的に切断したときに、他の前記燃料電池群と前記外部負荷とを前記補助ラインを介して電気的に接続するスイッチと、
を含むことを特徴とする燃料電池システム。
【請求項１４】
請求項１３に記載の燃料電池システムにおいて、
前記補助ライン上に設けられ、前記外部負荷に電力を供給する補助電源をさらに含むことを特徴とする燃料電池システム。
【請求項１５】
外部負荷に電力を供給する複数の燃料電池群と、
前記燃料電池群毎に動作状態を監視する監視部と、
を含むことを特徴とする燃料電池システム。
【請求項１６】
請求項１５に記載の燃料電池システムにおいて、
前記監視部は、前記燃料電池群毎に出力電圧を測定する電圧測定部を含むことを特徴とする燃料電池システム。
【請求項１７】
外部負荷に電力を供給する複数の燃料電池群の中から少なくとも一つの燃料電池群を選択するステップと、
前記選択するステップにおいて選択された前記燃料電池群を前記外部負荷から電気的に切断するステップと、
他の前記燃料電池群を前記外部負荷に電気的に接続するステップと、
を含むことを特徴とする燃料電池システムの運転方法。
【請求項１８】
請求項１７に記載の燃料電池システムの運転方法において、
前記燃料電池群を選択するステップにおいて、予め定められた処理手順に従って、前記外部負荷から電気的に切断する燃料電池群を選択することを特徴とする燃料電池システムの運転方法。
【請求項１９】
請求項１７または１８に記載の燃料電池システムの運転方法において、
前記燃料電池群を選択するステップにおいて、予め定められた順番に従って、前記外部負荷から電気的に切断する燃料電池群を順次選択することを特徴とする燃料電池システムの運転方法。
【請求項２０】
請求項１７または１８に記載の燃料電池システムの運転方法において、
前記燃料電池群毎の動作状態を監視するステップをさらに含み、
前記燃料電池群を選択するステップは、前記燃料電池群毎の動作状態に応じて、前記外部負荷から電気的に切断する燃料電池群を選択するステップを含むことを特徴とする燃料電池システムの運転方法。
【請求項２１】
請求項２０に記載の燃料電池システムの運転方法において、
前記燃料電池群毎の動作状態を監視するステップは、前記燃料電池群毎に出力電圧を測定するステップを含み、
前記燃料電池群を選択するステップは、前記電圧を測定するステップで測定された出力電圧に応じて、前記外部負荷から電気的に切断する燃料電池群を選択するステップを含むことを特徴とする燃料電池システムの運転方法。
【請求項２２】
請求項１７乃至２１いずれかに記載の燃料電池システムの運転方法において、
前記複数の燃料電池群の動作状態を監視するステップをさらに含み、
前記燃料電池群を選択するステップは、前記複数の燃料電池群の動作状態に応じて、前記外部負荷から電気的に切断する燃料電池群を選択するステップを含むことを特徴とする燃料電池システムの運転方法。
【請求項２３】
請求項１７乃至２２いずれかに記載の燃料電池システムの運転方法において、
前記複数の燃料電池群の動作状態を監視するステップと、
前記複数の燃料電池群の動作状態に応じて、少なくとも一つの燃料電池群を前記外部負荷から電気的に切断するか否かを判断するステップと、
をさらに含み、
前記燃料電池群を選択するステップは、前記判断するステップにおいて、少なくとも一つの燃料電池群を前記外部負荷から電気的に切断すると判断された場合に、前記外部負荷から電気的に切断する燃料電池群を選択するステップを含むことを特徴とする燃料電池システムの運転方法。
【請求項２４】
請求項２３に記載の燃料電池システムの運転方法において、
前記動作状態を監視するステップは、前記複数の燃料電池群の電流値を計測するステップを含み、
前記判断するステップは、前記電流値を計測するステップで計測された電流値に応じて、少なくとも一つの燃料電池群を切断するか否かを判断するステップを含むことを特徴とする燃料電池システムの運転方法。
【請求項２５】
請求項２２または２３に記載の燃料電池システムの運転方法において、
前記動作状態を監視するステップは、前記外部負荷に供給される前記電力を計測するステップを含み、
前記判断するステップは、前記電力を計測するステップで計測された電力に応じて、少なくとも一つの燃料電池群を切断するか否かを判断するステップを含むことを特徴とする燃料電池システムの運転方法。
【請求項２６】
請求項２０乃至２５いずれかに記載の燃料電池システムの運転方法において、
前記動作状態を監視するステップで得られた監視結果を報知するステップをさらに含むことを特徴とする燃料電池システムの運転方法。
【請求項２７】
請求項１７乃至２６いずれかに記載の燃料電池システムの運転方法において、
前記燃料電池群を前記外部負荷から電気的に切断するステップにおいて当該燃料電池群を前記外部負荷から電気的に切断してから、所定の時間の経過を検出するステップと、
前記所定の時間の経過後に、前記燃料電池群を前記外部負荷に電気的に接続するステップと、
をさらに含むことを特徴とする燃料電池システムの運転方法。
【請求項２８】
請求項１７乃至２６いずれかに記載の燃料電池システムの運転方法において、
前記燃料電池群を前記外部負荷から電気的に切断するステップにおいて当該燃料電池群を前記外部負荷から電気的に切断してから、所定の時間の経過を検出するステップをさらに含み、
前記燃料電池群を選択するステップは、所定の時間経過毎に、前記外部負荷から電気的に切断する燃料電池群を順次選択するステップを含むことを特徴とする燃料電池システムの運転方法。
【請求項２９】
外部負荷に電力を供給する複数の燃料電池群の動作状態を、前記燃料電池群毎に監視するステップを含むことを特徴とする燃料電池システムの運転方法。
【請求項３０】
請求項２９に記載の燃料電池システムの運転方法において、
前記動作状態を監視するステップは、前記燃料電池群毎に出力電圧を測定するステップを含むことを特徴とする燃料電池システムの運転方法。
【請求項３１】
外部負荷に電力を供給する複数の燃料電池群を含み、前記複数の燃料電池群を前記外部負荷に電気的に接続および切断可能に構成された燃料電池システムに対し、請求項１７乃至３０いずれかに記載の燃料電池システムの運転方法を実行させるためのプログラム。
【請求項３２】
請求項３１に記載のプログラムを格納した記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池システムおよびその運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の情報化社会の到来とともに、パーソナルコンピュータ等の電子機器で扱う情報量が飛躍的に増大し、それに伴い、電子機器の消費電力も著しく増加してきた。特に、携帯型の電子機器では、処理能力の増加に伴って消費電力の増加が問題となっている。現在、このような携帯型の電子機器では、一般的にリチウムイオン二次電池が電源として用いられているが、リチウムイオン二次電池のエネルギー密度は理論的な限界に近づいている。そのため、携帯型の電子機器の連続使用期間を延ばすために、ＣＰＵの駆動周波数を抑えて消費電力を低減しなければならないという制限があった。
【０００３】
このような状況の中で、リチウムイオン二次電池に変えて、エネルギー密度が大きい燃料電池を電子機器の電源として用いることにより、携帯型の電子機器の連続使用期間が大幅に向上することが期待されている。
【０００４】
燃料電池は、燃料極および酸化剤極と、これらの間に設けられた電解質から構成され、燃料極には燃料が、酸化剤極には酸化剤が供給されて電気化学反応により発電する。燃料としては、一般的には水素が用いられるが、近年、安価で取り扱いの容易なメタノールを原料として、メタノールを改質して水素を生成させるメタノール改質型や、メタノールを燃料として直接利用する直接型の燃料電池の開発も盛んに行われている。
【０００５】
燃料として水素を用いた場合、燃料極での反応は以下の式（１）のようになる。
【０００６】
３Ｈ２  →  ６Ｈ＋  ＋  ６ｅ−    （１）
【０００７】
燃料としてメタノールを用いた場合、燃料極での反応は以下の式（２）のようになる。
【０００８】
ＣＨ３ＯＨ  ＋  Ｈ２Ｏ  →  ６Ｈ＋  ＋  ＣＯ２  ＋  ６ｅ−    （２）
【０００９】
また、いずれの場合も、酸化剤極での反応は以下の式（３）のようになる。
【００１０】
３／２Ｏ２  ＋  ６Ｈ＋  ＋  ６ｅ−  →  ３Ｈ２Ｏ    （３）
【００１１】
燃料電池は、電解質の違いによって多くの種類に分類されるが、一般的には、アルカリ型、固体高分子型、リン酸型、溶融炭酸塩型、固体電解質型に大別される。
【００１２】
燃料電池システムにおいては、外部負荷の消費電力に応じて複数の燃料電池の単位セルを必要とするが、これらの単位セルは、運転時間の経過とともにその出力が低下してしまう。外部負荷へ供給される電力を高めるために、これら複数の単位セルは通常直列に接続されている。そのため、複数の単位セルのうちの一つの単位セルが不調になってしまうと、システム全体が悪影響を受けてしまうという問題点があった。
【００１３】
単位セルの出力の低下の原因としては、燃料極側からの燃料のクロスオーバーによる酸化剤極の触媒の被毒や、発電時の酸化剤極での生成水や燃料極側からのプロトン随伴水により、反応ガスの透過が阻害されるいわゆるフラッディング（ｆｌｏｏｄｉｎｇ）現象によって、酸化剤極の劣化が引き起こされることが考えられる。
【００１４】
特許文献１には、互いに直列に接続された複数の燃料電池のうち、一つが故障した場合に、自動的にブリッジされる燃料電池を有する電源が開示されている。これによれば、互いに直列に接続された複数の燃料電池のうち、一つが故障したとしても、その故障に起因する電力損失を、最小限に抑えることができる。
【特許文献１】特表２００２−５４０５５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかし、従来の燃料電池システムの場合、故障した燃料電池をシステムから切り離すことは記載されているが、故障に至る前に、燃料電池の出力の低下を未然に防ぐことは考慮されていない。
【００１６】
本発明は上記事情を踏まえてなされたものであり、安定した電力を供給可能な燃料電池システムを提供することを目的とする。また、本発明は、高信頼性で小型の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】
【００１７】
本発明によれば、外部負荷に電力を供給する複数の燃料電池群と、複数の燃料電池群の中から少なくとも一つの燃料電池群を選択する選択部と、選択部が選択した燃料電池群を外部負荷から電気的に切断するとともに、他の燃料電池群を外部負荷に電気的に接続する接続手段と、を含むことを特徴とする燃料電池システムが提供される。ここで、外部負荷とは、たとえば、携帯電話、ノート型等の携帯型パーソナルコンピュータ、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）、各種カメラ、ナビゲーションシステム、ポータブル音楽再生プレーヤ等の小型電気機器である。
【００１８】
ここで、燃料電池群は、少なくとも一つの燃料電池の単位セルを含み、複数の単位セルを含むこともできる。また、複数の燃料電池群は、互いに直列に接続されてもよく、また並列に接続されてもよい。複数の燃料電池群を互いに直列に接続することにより、燃料電池システムの出力を高めることができる。そのため、少ない数の燃料電池群を用いても必要な電力を外部負荷に供給することが可能となるので、燃料電池システムの小型化を図ることもできる。
【００１９】
この構成によれば、複数の燃料電池群のうち一部を選択して、外部負荷から電気的に切断するので、外部負荷から電気的に切断された燃料電池群に含まれる単位セルを休止させることができる。ここで、単位セルを休止させると、休止中に酸化剤極中の水と周囲の空気との反応によって燃料電池の劣化の原因である酸化剤極の触媒の被毒を取り除くことができる。また、この反応による反応熱により、酸化剤極中の水が蒸発し、さらに効果的に水が除去されるので、燃料電池の出力を回復させることもできる。これにより、休止中に燃料電池群の出力を回復できる。そのため、燃料電池群を長時間連続使用した場合に比べて、安定した出力を保ち、燃料電池群の寿命を延ばすことができる。
【００２０】
本発明の燃料電池システムは、選択部が外部負荷から切断する燃料電池群を選択するための処理手順を記憶する記憶部をさらに含むことができ、選択部は、記憶部に記憶された処理手順に従って、外部負荷から切断する燃料電池群を選択することができる。
【００２１】
本発明の燃料電池システムにおいて、記憶部は、選択部が燃料電池群を選択する順番を記憶することができ、選択部は、記憶部に記憶された順番に従って、外部負荷から電気的に切断する燃料電池群を順次選択することができる。
【００２２】
本発明の燃料電池システムにおいて、選択部は、複数の燃料電池群の動作状態に応じて、外部負荷から電気的に切断する燃料電池群を選択することができる。ここで、選択部は、燃料電池群毎の動作状態に応じて外部負荷から電気的に切断する燃料電池群を選択することもでき、また複数の燃料電池群全体の動作状態に応じて外部負荷から電気的に切断する燃料電池群を選択することもできる。
【００２３】
本発明の燃料電池システムは、燃料電池群毎の動作状態を監視する監視部をさらに含むことができ、選択部は、監視部により得られた燃料電池群毎の動作状態に応じて、外部負荷から電気的に切断する燃料電池群を選択することができる。たとえば、選択部は、外部負荷から電気的に切断する燃料電池群として、出力が最も小さい燃料電池群を選択することができる。また、選択部は、出力が所定値以下の燃料電池群の中から順番に外部負荷から電気的に切断する燃料電池群を選択することもできる。
【００２４】
本発明の燃料電池システムにおいて、監視部は、燃料電池群毎に出力電圧を測定する電圧測定部を含むことができ、選択部は、電圧測定部によって測定された出力電圧に応じて、外部負荷から電気的に切断する燃料電池群を選択することができる。
【００２５】
本発明の燃料電池システムは、複数の燃料電池群の動作状態を監視する監視部と、監視部により得られた燃料電池群の動作状態に応じて、少なくとも一つの燃料電池群を外部負荷から電気的に切断するか否かを判断する判断部と、をさらに含むことができ、選択部は、判断部が少なくとも一つの燃料電池群を外部負荷から電気的に切断すると判断した場合に、外部負荷から電気的に切断する燃料電池群を選択することができる。
【００２６】
これにより、外部負荷に供給するのに必要な出力を確保することができるとともに、必要以上の出力が得られている場合には一部の燃料電池群を休止させることができる。これにより、外部負荷に安定的に電力を供給するとともに燃料電池の寿命を延ばすことができる。
【００２７】
本発明の燃料電池システムにおいて、監視部は、複数の燃料電池群の電流値を計測する電流値計測部を含むことができ、判断部は、電流値計測部によって計測された電流値に応じて、少なくとも一つの燃料電池群を外部負荷から電気的に切断するか否かを判断することができる。ここで、電流値は積算電流値とすることができる。
【００２８】
本発明の燃料電池システムにおいて、監視部は、複数の燃料電池群により外部負荷に供給される電力を計測する電力計測部を含むことができ、判断部は、電力計測部によって計測された電力に応じて、少なくとも一つの燃料電池群を外部負荷から電気的に切断するか否かを判断することができる。
【００２９】
本発明の燃料電池システムは、監視部による監視結果を報知する報知部をさらに含むことができる。報知部は、たとえば外部への信号出力を行う出力端子、監視結果を表示する表示器、監視結果を音声で出力するスピーカなどである。
【００３０】
この構成によれば、利用者は監視結果を知ることが可能となり、結果に応じて適切な処置を施すことができるので、燃料電池システムの信頼性を向上することができる。
【００３１】
本発明の燃料電池システムは、計時部をさらに含むことができ、接続手段は、外部負荷から電気的に切断していた燃料電池群を、当該燃料電池群を外部負荷から電気的に切断してから所定の時間の経過後に、外部負荷に電気的に接続することができる。
【００３２】
この構成によれば、複数の燃料電池群のうち一部を、外部負荷から電気的に切断し、一定時間休止させた後に再び外部負荷に電気的に接続して復帰させるので、休止中に燃料電池群の出力を回復させることができる。これにより燃料電池群を長時間連続使用した場合に比べて、安定した出力を保つことができる。また、燃料電池群の寿命を延ばすこともできる。
【００３３】
本発明の燃料電池システムにおいて、燃料電池群に複数の単位セルが含まれる場合、これらの単位セルは互いに電気的に直列に接続されてもよい。これにより、少ない個数の単位セルを用いても、必要な電力を外部負荷に供給することが可能となるので、燃料電池システムの小型化が図れる。
【００３４】
本発明の燃料電池システムは、計時部をさらに含むことができ、選択部は、所定の時間の経過毎に、外部負荷から電気的に切断する燃料電池群を順次選択することができる。
【００３５】
本発明の燃料電池システムにおいて、複数の燃料電池群は互いに直列に接続することができ、接続手段は、複数の燃料電池群に並行に設けられた補助ラインと、選択部が選択した燃料電池群を外部負荷から電気的に切断したときに、他の燃料電池群と外部負荷とを補助ラインを介して電気的に接続するスイッチと、を含むことができる。
【００３６】
本発明の燃料電池システムは、補助ライン上に設けられ、外部負荷に電力を供給する補助電源をさらに含むことができる。この構成によれば、休止した燃料電池群にかえて、または複数の燃料電池群に追加して、補助電源を使用することができるので、いずれかの燃料電池群を休止させた場合でも、外部負荷への電力の供給を安定して行うことが可能となる。また、たとえば、外部負荷の消費電力が一時的に大きくなる場合や、燃料電池群の燃料交換時など、一時的に燃料電池群を休止させる必要がある場合にも、補助電源を使用することにより、外部負荷への電力の供給を安定して行うことができる。ここで、補助電源として他の燃料電池群を用いることもできる。
【００３７】
本発明によれば、外部負荷に電力を供給する複数の燃料電池群と、燃料電池群毎に動作状態を監視する監視部と、を含むことを特徴とする燃料電池システムが提供される。
【００３８】
この構成によれば、燃料電池群毎に動作状態を監視するので、いずれかの燃料電池群の動作状態が悪化した場合に、その燃料電池群を判別することができる。これにより、動作状態が悪化した燃料電池群を休止させたり、燃料電池システムから取り外したり、修理したり等、種々の処理を行うことができる。これにより、燃料電池システムの信頼性を向上させることができる。また、燃料電池群はそれぞれ複数の単位セルを含むことができる。この場合、個々の単位セルを監視するよりも、構成が簡単で、処理も簡略化することができる。これにより、高信頼性な小型の燃料電池システムを提供することができる。
【００３９】
本発明の燃料電池システムにおいて、監視部は、燃料電池群毎に出力電圧を測定する電圧測定部を含むことことができる。
【００４０】
本発明の燃料電池システムにおいて、選択部は、外部負荷から電気的に切断する燃料電池群の選択を利用者から受け付ける選択受付部を含むことができる。これにより、電池交換時などに強制的にいずれかの燃料電池群を休止させることができ、メンテナンスを容易に行うことができる。
【００４１】
本発明によれば、外部負荷に電力を供給する複数の燃料電池群の中から少なくとも一つの燃料電池群を選択するステップと、選択するステップにおいて選択された燃料電池群を外部負荷から電気的に切断するステップと、他の燃料電池群を外部負荷に電気的に接続するステップと、を含むことを特徴とする燃料電池システムの運転方法が提供される。
【００４２】
これにより、外部負荷から電気的に切断された燃料電池群の単位セルを休止させることができ、休止中に燃料電池群の出力を回復することができる。これにより燃料電池群を長時間連続的に使用した場合に比べて、安定した出力を保つことができる。また、燃料電池群の寿命を延ばすことができる。
【００４３】
本発明の燃料電池システムの運転方法において、燃料電池群を選択するステップにおいて、予め定められた処理手順に従って、外部負荷から電気的に切断する燃料電池群を選択することができる。
【００４４】
本発明の燃料電池システムの運転方法において、燃料電池群を選択するステップにおいて、予め定められた順番に従って、外部負荷から電気的に切断する燃料電池群を順次選択することができる。
【００４５】
本発明の燃料電池システムの運転方法は、燃料電池群毎の動作状態を監視するステップをさらに含むことができ、燃料電池群を選択するステップは、燃料電池群毎の動作状態に応じて、外部負荷から電気的に切断する燃料電池群を選択するステップを含むことができる。
【００４６】
本発明の燃料電池システムの運転方法において、燃料電池群毎の動作状態を監視するステップは、燃料電池群毎に出力電圧を測定するステップを含むことができ、燃料電池群を選択するステップは、電圧を測定するステップで測定された出力電圧に応じて、外部負荷から電気的に切断する燃料電池群を選択するステップを含むことができる。
【００４７】
本発明の燃料電池システムの運転方法は、複数の燃料電池群の動作状態を監視するステップをさらに含むことができ、燃料電池群を選択するステップは、複数の燃料電池群の動作状態に応じて、外部負荷から電気的に切断する燃料電池群を選択するステップを含むことができる。
【００４８】
本発明の燃料電池システムの運転方法は、複数の燃料電池群の動作状態を監視するステップと、複数の燃料電池群の動作状態に応じて、少なくとも一つの燃料電池群を外部負荷から電気的に切断するか否かを判断するステップと、をさらに含むことができ、燃料電池群を選択するステップは、判断するステップにおいて、少なくとも一つの燃料電池群を外部負荷から電気的に切断すると判断された場合に、外部負荷から電気的に切断する燃料電池群を選択するステップを含むことができる。
【００４９】
本発明の燃料電池システムの運転方法において、動作状態を監視するステップは、複数の燃料電池群の電流値を計測するステップを含むことができ、判断するステップは、電流値を計測するステップで計測された電流値に応じて、少なくとも一つの燃料電池群を切断するか否かを判断するステップを含むことができる。
【００５０】
本発明の燃料電池システムの運転方法において、動作状態を監視するステップは、外部負荷に供給される電力を計測するステップを含むことができ、判断するステップは、電力を計測するステップで計測された電力に応じて、少なくとも一つの燃料電池群を切断するか否かを判断するステップを含むことができる。
【００５１】
本発明の燃料電池システムの運転方法は、動作状態を監視するステップで得られた監視結果を報知するステップをさらに含むことができる。
【００５２】
本発明の燃料電池システムの運転方法は、燃料電池群を外部負荷から電気的に切断するステップにおいて当該燃料電池群を外部負荷から電気的に切断してから、所定の時間の経過を検出するステップと、所定の時間の経過後に、燃料電池群を外部負荷に電気的に接続するステップと、をさらに含むことができる。
【００５３】
本発明の燃料電池システムの運転方法において、燃料電池群を外部負荷から電気的に切断するステップにおいて当該燃料電池群を外部負荷から電気的に切断してから、所定の時間の経過を検出するステップをさらに含むことができ、燃料電池群を選択するステップは、所定の時間経過毎に、外部負荷から電気的に切断する燃料電池群を順次選択するステップを含むことができる。
【００５４】
本発明によれば、外部負荷に電力を供給する複数の燃料電池群の動作状態を、燃料電池群毎に監視するステップを含むことを特徴とする燃料電池システムの運転方法が提供される。
【００５５】
これにより、燃料電池群毎に動作状態を監視するので、いずれかの燃料電池群の動作状態が悪化した場合に、その燃料電池群を判別することができる。これにより、動作状態が悪化した燃料電池群を休止させたり、燃料電池システムから取り外したり、修理したり等、種々の処理を行うことができる。これにより、燃料電池システムの信頼性を向上させることができる。また、燃料電池群はそれぞれ複数の単位セルを含むことができる。この場合、個々の単位セルを監視するよりも、構成が簡単で、処理も簡略化することができる。これにより、高信頼性な小型の燃料電池システムを提供することができる。
【００５６】
本発明の燃料電池システムの運転方法において、動作状態を監視するステップは、燃料電池群毎に出力電圧を測定するステップを含むことができる。
【００５７】
本発明の燃料電池システムの運転方法において、外部負荷に電力を供給する補助電源を外部負荷に電気的に接続するステップを含むことができる。
【００５８】
本発明の燃料電池システムの運転方法において、監視するステップで得られた監視結果を報知するステップを含むことができる。これにより、利用者は監視結果を知ることが可能となり、結果に応じて適切な処置を施すことができるので、燃料電池システムの信頼性を向上することができる。
【００５９】
本発明によれば、外部負荷に電力を供給する複数の燃料電池群を含み、複数の燃料電池群を外部負荷に電気的に接続および切断可能に構成された燃料電池システムに対し、上記の燃料電池システムの運転方法を実行させるためのプログラムが提供される。本発明によれば、このプログラムを格納した記録媒体が提供される。
【００６０】
なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや、本発明の構成要素や表現を方法、装置、システム、コンピュータプログラム、コンピュータプログラムを格納した記録媒体の間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【００６１】
以上述べたように、本発明によれば、安定した電力を供給可能な燃料電池システムが提供される。また、本発明によれば、高信頼性で小型の燃料電池システムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６２】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。なお、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、以下の説明において詳細な説明を適宜省略する。
【００６３】
（第一の実施の形態）
図１は、本発明の第一の実施の形態における燃料電池システムの構成を模式的に示したブロック図である。
【００６４】
図１に示すように、燃料電池システム８００は、互いに電気的に直列に接続された複数の燃料電池群８０１を含む。燃料電池群８０１は、端子８０２を介して外部負荷８０３に電気的に直列に接続され、外部負荷８０３に電力を供給する。
【００６５】
燃料電池群８０１は、それぞれ少なくとも一つの燃料電池の単位セルを含む。各燃料電池群８０１に含まれる単位セルの個数は同じでなくてもよい。燃料電池群８０１が複数の単位セルを含む場合、それらの単位セルは互いに電気的に直列に接続される。これにより、少ない個数の単位セルを用いても、必要な電力を外部負荷８０３に供給することが可能となるので、燃料電池システム８００の小型化を図ることができる。図１において、燃料電池群８０１は、記号「ＦＣ１」、「ＦＣ２」、「ＦＣ３」、「ＦＣ４」でそれぞれ示され、以下の説明において、ｉ番目の燃料電池群は「ＦＣｉ」（ただし、ｉ＝１〜Ｎ、Ｎは、燃料電池群の個数であり、本実施の形態では４個）で表す。
【００６６】
本実施の形態において、単位セルは、燃料極および酸化剤極と、これらの間に設けられた固体電解質を含み、燃料極には燃料が、酸化剤極には酸化剤がそれぞれ供給されて電気化学反応により発電する。単位セルは、燃料極に液体燃料が供給される直接型の燃料電池とすることができる。燃料としては、メタノール、エタノール、ジメチルエーテル、または他のアルコール類、あるいはシクロパラフィン等の液体炭化水素等の有機液体燃料を用いることができる。有機液体燃料は、水溶液とすることができる。酸化剤としては、空気を用いることができるが、酸素ガスを供給してもよい。また、単位セルは、常温で動作するものが好ましい。
【００６７】
さらに、燃料電池システム８００は、燃料電池群８０１のそれぞれに並列に設けられた複数の補助ライン８０５と、燃料電池群８０１と外部負荷８０３との接続を、補助ライン８０５にそれぞれ切り替える複数の切り替えスイッチ８０７と、を含む。本実施の形態において、燃料電池群８０１、補助ライン８０５および、切り替えスイッチ８０７を、それぞれ４個ずつ設けた構成としたが、これに限定されるものではない。
【００６８】
また、４個の補助ライン８０５は、図１において、記号「Ｌ１」、「Ｌ２」、「Ｌ３」、「Ｌ４」でそれぞれ示され、以下の説明において、ｉ番目の燃料電池群ＦＣｉの補助ラインは「Ｌｉ」で表す。さらに、４個の切り替えスイッチ８０７は、図１において、記号「ＳＷ１」、「ＳＷ２」、「ＳＷ３」、「ＳＷ４」でそれぞれ示され、以下の説明において、ｉ番目の燃料電池群ＦＣｉの切り替えスイッチは「ＳＷｉ」で表す。
【００６９】
切り替えスイッチ８０７としては、たとえばリレー（たとえば、松下電工社製ＪＷ２ＳＮ）を用いることができる。切り替えスイッチ８０７を駆動させるための電力も燃料電池群８０１のいずれかから供給することができる。また、切り替えスイッチ８０７を駆動させるための電力は、図示されない補助電源、たとえば、リチウムイオン二次電池や電気二重層コンデンサから供給させることもできる。
【００７０】
さらに、燃料電池システム８００は、燃料電池群８０１の動作を制御するコントローラ８０９と、燃料電池システム８００の処理手順を記憶する記憶部８１０と、タイマ８１１とを含む。コントローラ８０９は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＩＣ（Integrated Circuit）であり、予めプログラムされ、記憶部８１０に記憶された手順に従って動作する。タイマ８１１としては、コントローラ８０９の内部タイマを用いることもでき、また外部タイマを用いることもできる。タイマ８１１は、計時機能を有し、所定の時間の経過後にコントローラ８０９に信号を出力する。コントローラ８０９は、タイマ８１１から出力された信号に応じて、燃料電池群８０１の動作を制御する。
【００７１】
以下、コントローラ８０９が、複数の燃料電池群８０１の中から一つの燃料電池群８０１を選択して一定時間休止させる制御を行う処理を説明する。
【００７２】
図２は、本実施の形態における燃料電池システム８００のコントローラ８０９の処理手順を示すフローチャートである。
【００７３】
まず、システムが起動すると（ステップＳ１００）、コントローラ８０９において、燃料電池群８０１の識別番号としてｉに１がセットされる（ステップＳ１０１）。次いで、ｉ番目の燃料電池群ＦＣｉの切り替えスイッチＳＷｉが、補助ライン側に切り替えられる（ステップＳ１０２）。タイマ８１１に計時開始が指示され、タイマ８１１は、所定の時間の計時を開始する（ステップＳ１０３）。コントローラ８０９は、タイマ８１１を監視し（ステップＳ１０４）、タイムアップした場合（Ｓ１０４のＹＥＳ）、ｉ番目の燃料電池群ＦＣｉの切り替えスイッチＳＷｉを、燃料電池群側に切り替える（ステップＳ１０５）。
【００７４】
次いで、ｉがインクリメントされ（ステップＳ１０６）、ｉが燃料電池の個数Ｎを越えていないか確認する（ステップＳ１０７）。ｉ＞Ｎの場合（Ｓ１０７のＹＥＳ）は、ステップＳ１０１に戻り、ｉに１をセットする。一方、ｉ≦Ｎの場合（Ｓ１０７のＮＯ）は、ステップＳ１０２に戻る。
【００７５】
このように構成された本実施の形態の燃料電池システム８００の動作を図１および図２を用いて以下に説明する。
【００７６】
図２に示すようにシステムが起動すると（Ｓ１００）、コントローラ８０９により、ｉ＝１がセットされる（Ｓ１０１）。これにより、最初に動作を休止させる燃料電池群として、１番目の燃料電池群ＦＣ１が選択され、切り替えスイッチＳＷ１が補助ラインＬ１側に切り替えられる（Ｓ１０２）。図１に示される状態が、燃料電池群ＦＣ１を休止させている状態である。燃料電池群ＦＣ１を所定の時間休止させた後（Ｓ１０３、Ｓ１０４）、切り替えスイッチＳＷ１が燃料電池群ＦＣ１側に切り替えられ、１番目の燃料電池群ＦＣ１を復帰させる（Ｓ１０５）。
【００７７】
同時にｉ＝２となり（Ｓ１０６）、動作を休止させる燃料電池群として、２番目の燃料電池群ＦＣ２が選択され、切り替えスイッチＳＷ２が補助ラインＬ２側に切り替えられる（Ｓ１０２）。燃料電池群ＦＣ２を所定の時間休止させた後（Ｓ１０３、Ｓ１０４）、切り替えスイッチＳＷ２が燃料電池群ＦＣ２側に切り替えられ、２番目の燃料電池群ＦＣ２を復帰させる（Ｓ１０５）。
【００７８】
同様の処理をｉ＝３および４、すなわち３番目および４番目の燃料電池群ＦＣ３およびＦＣ４についても繰り返してそれぞれ一定時間休止させた後、ｉ＝１に戻り、同様の処理を繰り返す。こうして、１番目の燃料電池群ＦＣ１から４番目の燃料電池群ＦＣ４の順に一つの燃料電池を選択し、一定時間順番に休止させることができる。
【００７９】
以上のように、本実施の形態の燃料電池システム８００によれば、燃料電池群８０１のうち一部を選択して、外部負荷８０３から電気的に切断するので、切断した燃料電池群８０１に含まれる単位セルを休止させることができる。他の燃料電池群８０１は、それぞれ直列に接続されているので、一つの燃料電池群８０１を休止させていても、燃料電池システムの出力を充分高く保つことができる。
【００８０】
燃料電池群８０１に含まれる単位セルを休止させることにより、酸化剤極中の水と周囲の空気との反応によって酸化剤極にクロスオーバーしてきたメタノールを取り除くことができ、触媒の被毒を除去することができる。また、メタノールが取り除かれる際の反応の反応熱により、酸化剤極中の水が蒸発し、さらに効果的に水が除去されるので、燃料電池の出力を回復させることもできる。燃料電池群８０１を連続的に運転させた場合、酸化剤極における触媒の被毒が解消されず、酸化剤極で発生した水が残存したまま燃料電池群８０１が運転されるので、燃料電池システム８００の劣化が起こりやすくなる。本実施の形態における燃料電池システム８００によれば、複数の燃料電池群８０１を順番に休止させるので、休止中に触媒の被毒や水を除去することができ、各燃料電池群８０１の出力を回復することができる。これにより燃料電池システム８００の出力を安定に保つことができ、燃料電池システム８００の寿命を延ばすことができる。
【００８１】
なお、本実施の形態において、燃料電池群を１番目から順次休止させる例を示したが、これに限定されるものではなく、予め決められた順番に休止させるようにしてもよい。また、前回終了時に休止していた燃料電池群の識別番号ｉを記憶しておき、再度、システムが起動した場合は、（ｉ＋１）番目の燃料電池群から順次休止させるようにしてもよい。また、本実施の形態において、複数の燃料電池群のうち、一つの燃料電池群を休止さる例を示したが、たとえば４つの燃料電池群のうちの２つの燃料電池群を同時に休止させる等、複数の燃料電池群を同時に休止させてもよい。また、燃料電池群を休止させる時間は、常に一定である必要はなく、状況に応じて変更するようにしてもよい。さらに、休止させる燃料電池群の数や休止させる時間は、外部負荷８０３の状況に応じて変化させてよい。たとえば、外部負荷８０３の起動時には多くの電力を必要とし、待機時は少ない電力でよいため、このような状況に応じて、必要な電力を補えるように調整することができる。
【００８２】
これらの手順は、コントローラ８０９を動作させるプログラムによって、如何様にも変更態様が可能であることは言うまでもない。
【００８３】
また、本実施の形態において、切り替えスイッチは、予めプログラムされた手順に従って、コントローラ８０９からの指示で、燃料電池と補助ラインとの切り替えを行っているが、他の態様として、利用者から、切り替えスイッチを切り替える指示を受け付けるようにしてもよい。この場合、切り替え指示をコントローラ８０９に行う操作手段（不図示）を設けてもよいし、あるいは、コントローラ８０９を介さずに直接スイッチを切り替える指示を行う外部スイッチ（不図示）を設けてもよい。これにより、電池交換時などに強制的に燃料電池群を休止させることができ、メンテナンスを容易に行うことができる。
【００８４】
（第二の実施の形態）
図３は、本発明の第二の実施の形態の燃料電池システムの構成を模式的に示したブロック図である。本実施の形態において、燃料電池群８０１を休止させた時に切り替えて使用される補助電源８２１を燃料電池群８０１にそれぞれ設けた点で第一の実施の形態と異なる。
【００８５】
第二の実施の形態の燃料電池システム８２０は、４個の補助電源８２１を含む。この４個の補助電源８２１は、図３において、記号「ＡＵＸ１」、「ＡＵＸ２」、「ＡＵＸ３」、「ＡＵＸ４」でそれぞれ示され、以下の説明において、ｉ番目の燃料電池群ＦＣｉの補助電源は「ＡＵＸｉ」（ただし、ｉ＝１〜Ｎ、Ｎは、燃料電池の個数であり、本実施の形態では４個）で表す。
【００８６】
補助電源８２１は、たとえば、リチウムイオン二次電池や電気二重層コンデンサで構成することができる。なお、本実施の形態において、４個の補助電源８２１を用いる構成としたが、これに限定されるものではなく、たとえば４個の燃料電池群８０１に対して一つの補助電源８２１を設けることもできる。補助電源８２１は、後述するように燃料電池群とすることもできる。
【００８７】
図４は、本実施の形態における燃料電池システム８２０のコントローラ８０９の処理手順を示すフローチャートである。
【００８８】
同図において、第一の実施の形態において図２を参照して説明した手順とは、図２のステップＳ１０２に替えてステップＳ１１２における処理を設けた点が相違している。ステップＳ１１２では、ｉ番目の燃料電池群ＦＣｉの切り替えスイッチＳＷｉが、補助電源側に切り替えられる。
【００８９】
このように構成された本実施の形態の燃料電池システム８２０の動作を図３および図４を用いて以下に説明する。
【００９０】
図４に示すようにシステムが起動すると（Ｓ１１０）、コントローラ８０９により、ｉ＝１がセットされる（Ｓ１０１）。これにより、最初に動作を休止させる燃料電池群として、１番目の燃料電池群ＦＣ１が選択され、切り替えスイッチＳＷ１が補助電源ＡＵＸ１側に切り替えられる（Ｓ１１２）。図３に示される状態が、燃料電池群ＦＣ１を休止させ、補助電源ＡＵＸ１に切り替えられている状態である。燃料電池群ＦＣ１を所定の時間休止させた後（Ｓ１０３、Ｓ１０４）、切り替えスイッチＳＷ１が燃料電池群ＦＣ１側に切り替えられ、１番目の燃料電池群ＦＣ１を復帰させる（Ｓ１０５）。同時にｉ＝２となり（Ｓ１０６）、動作を休止させる燃料電池群として、２番目の燃料電池群ＦＣ２が選択され、切り替えスイッチＳＷ２が補助電源ＡＵＸ２側に切り替えられる（Ｓ１１２）。２番目の燃料電池群ＦＣ２を所定の時間休止させた後（Ｓ１０３、Ｓ１０４）、切り替えスイッチＳＷ２が燃料電池群ＦＣ２側に切り替えられ、２番目の燃料電池群ＦＣ２を復帰させる（Ｓ１０５）。
【００９１】
同様の処理をｉ＝３および４、すなわち３番目および４番目の燃料電池群ＦＣ３およびＦＣ４についても繰り返してそれぞれ休止させた後、ｉ＝１に戻り、同様の処理を繰り返す。こうして、１番目の燃料電池群ＦＣ１から４番目の燃料電池群ＦＣ４の順に一つの燃料電池群を選択し、一定時間順番に休止させることができる。
【００９２】
以上のように、本実施の形態の燃料電池システム８２０によれば、燃料電池群８０１のうち一部を選択して、外部負荷８０３から電気的に切断するので、切断した燃料電池群８０１に含まれる単位セルを休止させることができる。また、休止した燃料電池群８０１に替えて補助電源８２１を使用することができるので、いずれかの燃料電池群８０１を休止させていても、外部負荷８０３への電力の供給を安定して行うことが可能となる。
【００９３】
燃料電池群８０１に含まれる単位セルを休止させることにより、酸化剤極中の水と周囲の空気との反応によって酸化剤極にクロスオーバーしてきたメタノールを取り除くことができ、触媒の被毒を除去することができる。また、メタノールが取り除かれる際の反応の反応熱により、酸化剤極中の水が蒸発し、さらに効果的に水が除去されるので、燃料電池群の出力を回復させることもできる。燃料電池群８０１を連続的に運転させた場合、酸化剤極における触媒の被毒が解消されず、酸化剤極で発生した水が残存したまま燃料電池群８０１が運転されるので、燃料電池システム８００の劣化が起こりやすくなる。本実施の形態における燃料電池システム８００によれば、複数の燃料電池群８０１を順番に休止させるので、休止中に触媒の被毒や水を除去することができ、各燃料電池群８０１の出力を回復することができる。これにより燃料電池システム８００の出力を安定に保つことができ、燃料電池システム８００の寿命を延ばすことができる。
【００９４】
また、本実施の形態における燃料電池システム８２０は、通常、燃料電池群８０１をたとえば所定時間休止させた後、再び復帰させるよう構成されるが、いずれかの燃料電池群８０１を所定時間休止させた後にもその燃料電池群８０１の出力が回復しないような場合、その燃料電池群８０１を切り離してそのかわりに補助電源８２１を用いるようにすることもできる。この場合も、燃料電池システム８２０は、他の燃料電池群８０１について、上述したような休止・復帰の手順を繰り返すことができる。
【００９５】
また、他の例において、補助電源８２１をすべての燃料電池群８０１とともに同時に利用可能に構成することもできる。このようにすれば、たとえば、外部負荷８０３の起動時等、外部負荷８０３の消費電力が一時的に大きくなる場合にも、補助電源８２１を使用することにより、外部負荷への電力の供給を安定して行うことができる。さらに、本実施の形態において、全ての燃料電池群８０１にそれぞれ補助電源８２１を設ける構成としたが、一つの補助電源８２１を複数の燃料電池群８０１に共有させるように構成することもできる。
【００９６】
（第三の実施の形態）
図５は、本発明の第三の実施の形態の燃料電池システムの要部構成を模式的に示した部分ブロック図である。本実施の形態において、燃料電池システム８３０は、燃料電池群８０１の電圧を計測する電圧計８３１をさらに有する点で第一の実施の形態と異なる。なお、本実施の形態において、第二の実施の形態で説明したように、補助ラインＬｉ上に補助電源８２１を設けた構成とすることもできる。
【００９７】
図５では、複数の燃料電池群８０１のうち一つのみを示しており、記号「ＦＣｉ」（ただし、ｉ＝１〜Ｎ、本実施の形態では、Ｎ＝４）で示される。このｉ番目の燃料電池群ＦＣｉの両端に電圧計８３１が設けられ、図５において、記号「ＶＭｉ」で示される。
【００９８】
コントローラ８０９は、この各燃料電池群ＦＣｉに設けられた電圧計ＶＭｉによって計測された各燃料電池群ＦＣｉの電圧値を監視し、電圧値が予め設定された閾値未満である場合に、その燃料電池群ＦＣｉを外部負荷８０３から電気的に切断し、切断された燃料電池群ＦＣｉは、一定時間休止した後、再び燃料電池システム８３０に復帰させるよう燃料電池システム８３０の動作を制御する。
【００９９】
図６は、図５に示された燃料電池システム８３０のコントローラ８０９の処理手順を示すフローチャートである。
【０１００】
まず、システムが起動すると（ステップＳ２００）、コントローラ８０９において、燃料電池群８０１の第１の識別番号としてｉに１がセットされる（ステップＳ２０１）。ここで、識別番号ｉで示されるｉ番目の燃料電池群ＦＣｉは、外部負荷８０３から電気的に切断され、休止状態になる燃料電池群である。次いで、ｉ番目の燃料電池群ＦＣｉの切り替えスイッチＳＷｉが、補助ライン側に切り替えられるとともに、その他の燃料電池群の切り替えスイッチが、燃料電池群側に切り替えられる（ステップＳ２０２）。これにより、ｉ番目の燃料電池群ＦＣｉのみが、外部負荷８０３から電気的に切断され、休止状態となる。
【０１０１】
さらに、コントローラ８０９において、燃料電池群８０１の第２の識別番号としてｊに１がセットされる（ステップＳ２０３）。ここで、ｊ＝１〜Ｎとし、この第２の識別番号ｊで示されるｊ番目の燃料電池群ＦＣｊは、以下のステップでコントローラ８０９が電圧値をモニタする燃料電池群である。次いで、ｊ＝ｉであるか否かが判定され（ステップＳ２０４）、ｊ＝ｉの場合（Ｓ２０４のＹＥＳ）、ｊ番目の燃料電池群ＦＣｊは、休止中であるので、以下の電圧計測処理はバイパスし、ステップＳ２０７に移行する。一方、ｊ≠ｉの場合（Ｓ２０４のＮＯ）、ｊ番目の燃料電池群ＦＣｊの電圧値Ｖｊが電圧計ＶＭｊから読み込まれ、電圧値Ｖｊが予め設定された閾値未満か否かが判定される（ステップＳ２０５）。電圧値Ｖｊ≧閾値の場合（Ｓ２０５のＮＯ）、以下の処理はバイパスし、ステップＳ２０７に移行する。一方、電圧値Ｖｊ＜閾値の場合（Ｓ２０５のＹＥＳ）、後述する燃料電池切り替え処理へと制御を移す（ステップＳ２０６）。その後、燃料電池切り替え処理から制御が戻ってくると、ｊがインクリメントされ（ステップＳ２０７）、ｊが燃料電池の個数Ｎを越えていないか確認する（ステップＳ２０８）。ｊ＞Ｎの大きい場合（Ｓ２０８のＹＥＳ）は、ステップＳ２０３に戻り、ｊに１をセットする。一方、ｊ≦Ｎの場合（Ｓ２０８のＮＯ）は、ステップＳ２０４に戻る。
【０１０２】
図７は、図６のフローチャートにおける燃料電池切り替え処理の処理手順を示すフローチャートである。
【０１０３】
図６から制御が移行すると(ステップＳ２１０)、ｉ番目の燃料電池群ＦＣｉの切り替えスイッチＳＷｉが、燃料電池群側に切り替えられるとともに、ｊ番目の燃料電池群ＦＣｊの切り替えスイッチＳＷｊが、補助ラインＬｊ側に切り替えられる（ステップＳ２１１）。これにより、電圧値Ｖｊが閾値未満のｊ番目の燃料電池群ＦＣｊが外部負荷８０３から電気的に切断され、休止状態に入り、代わりに休止していたｉ番目の燃料電池群ＦＣｉが使用されることとなる。
【０１０４】
その後、タイマ８１１の計時開始が指示され、タイマ８１１は、予め設定された所定時間の計時を開始する（ステップＳ２１２）。コントローラ８０９は、タイマ８１１を監視し（ステップＳ２１３）、タイムアップした場合（Ｓ２１３のＹＥＳ）、ｊ番目の燃料電池群ＦＣｊの切り替えスイッチＳＷｊが、燃料電池群側に切り替える（ステップＳ２１４）。
【０１０５】
次いで、ｉがインクリメントされ（ステップＳ２１５）、ｉ＞Ｎであるか否かが判定される（ステップＳ２１６）。ｉ＞Ｎの場合（Ｓ２１６のＹＥＳ）は、ｉに１がセットされる（ステップＳ２１７）。
【０１０６】
一方、ｉ≦Ｎの場合（Ｓ２１６のＮＯ）は、ｉ＝ｊであるか否かが判定され（ステップＳ２１８）、ｉ＝ｊの場合（Ｓ２１８のＹＥＳ）は、ステップＳ２１５に戻り、ｉがさらにインクリメントされる。一方、ｉ≠ｊの場合（Ｓ２１８のＮＯ）は、ｉ番目の燃料電池群ＦＣｉの切り替えスイッチＳＷｉが、補助ライン側に切り替えられる（ステップＳ２１９）。これにより、一定時間休止していたｊ番目の燃料電池群ＦＣｊが燃料電池システム８３０に復帰し、ｉ番目の燃料電池群が外部負荷８０３から電気的に切断され、休止状態となる。その後、図６に制御を戻す（Ｓ２２０）。
【０１０７】
このように構成された本実施の形態の燃料電池システム８３０の動作を図５から図７を用いて以下に説明する。
【０１０８】
図６において、システムが起動すると（Ｓ２００）、コントローラ８０９により、ｉ＝１がセットされることにより（Ｓ２０１）、始めに動作を休止させる燃料電池群として、１番目の燃料電池群ＦＣ１が選択され、切り替えスイッチＳＷ１が補助ラインＬ１側に設定されるとともに、その他の燃料電池群の切り替えスイッチが、燃料電池群側に設定される（Ｓ２０２）。
【０１０９】
次に、電圧値を監視する燃料電池を示す第２の識別番号ｊに１がセットされるが（Ｓ２０３）、これは第１の識別番号ｉに等しいので、ステップＳ２０４からステップＳ２０７に進み、ｊがインクリメントされ、ｊ＝２となる。ｊ＞Ｎ（Ｎ＝４）ではなく（Ｓ２０８のＮＯ）、かつ、ｊ＝ｉではない（Ｓ２０４のＮＯ）ので、２番目の燃料電池群ＦＣ２の電圧値Ｖ２が電圧計ＶＭ２から読み込まれ、電圧値Ｖ２が閾値未満か否かが判定される（Ｓ２０５）。ここで、電圧値Ｖ２≧閾値であったとすると（Ｓ２０５のＮＯ）、ステップＳ２０７に進み、ｊがインクリメントされ、ｊ＝３となる。ここで、ｊ＞Ｎではなく（Ｓ２０８のＮＯ）、かつ、ｊ＝ｉではないので（Ｓ２０４のＮＯ）、３番目の燃料電池群ＦＣ３の電圧値Ｖ３が電圧計ＶＭ３から読み込まれ、電圧値Ｖ３が閾値未満か否かが判定される（Ｓ２０５）。ここで、電圧値Ｖ３＜閾値であったとすると（Ｓ２０５のＹＥＳ）、燃料電池切り替え処理に制御を移す（Ｓ２０６）。
【０１１０】
図７の燃料電池切り替え処理では、１番目の燃料電池群ＦＣ１の切り替えスイッチＳＷ１が燃料電池群ＦＣ１側に切り替えられるとともに、３番目の燃料電池群ＦＣ３の切り替えスイッチＳＷ３が補助ラインＬ３側に切り替えられる（Ｓ２１１）。これによって、電圧値が閾値未満の３番目の燃料電池群ＦＣ３が外部負荷８０３から電気的に切断されて休止状態となり、そのかわりに今まで休止していた１番目の燃料電池群ＦＣ１が燃料電池システム８３０に復帰することになる。
【０１１１】
その後、タイマ８１１により、予め設定された時間、３番目の燃料電池群ＦＣ３を休止した後（Ｓ２１２、Ｓ２１３）、３番目の燃料電池群ＦＣ３の切り替えスイッチＳＷ３が燃料電池群側に切り替えられる（Ｓ２１４）。そして、ｉがインクリメントされ（Ｓ２１５）、ｉ＝２となり、ｉ＞Ｎではなく（Ｓ２１６のＮＯ）、かつｉ＝ｊではない（Ｓ２１８のＮＯ）なので、２番目の燃料電池群ＦＣ２の切り替えスイッチＳＷ２が補助ラインＬ２側に切り替えられる(Ｓ２１９)。こにより、３番目の燃料電池群ＦＣ３が燃料電池システム８３０に復帰するとともに、２番目の燃料電池群ＦＣ２が外部負荷８０３から電気的に切断され、休止状態となる。その後、図６に制御を戻す（Ｓ２２０）。
【０１１２】
図６では、ｊがインクリメントされ、ｊ＝４となり（Ｓ２０７）、ｊ＞Ｎではなく（Ｓ２０８のＮＯ）、かつ、ｊ＝ｉではない（Ｓ２０４のＮＯ）ので、４番目の燃料電池群ＦＣ４の電圧値Ｖ４が電圧計ＶＭ４から読み込まれ、電圧値Ｖ４が閾値未満か否かが判定される（Ｓ２０５）。ここで、電圧値Ｖ４≧閾値であったとすると（Ｓ２０５のＮＯ）、ステップＳ２０７に進み、ｊがインクリメントされ、ｊ＝５となる。Ｊ＞Ｎであるので（Ｓ２０８のＹＥＳ）、ステップＳ２０３に進み、ｊに１がセットされ、ｊ＝ｉではない（Ｓ２０４のＮＯ）ので、１番目の燃料電池群ＦＣ１の電圧値Ｖ１が電圧計ＶＭ１から読み込まれ、電圧値Ｖ１が閾値未満か否かが判定される（Ｓ２０５）。
【０１１３】
同様にして、現在休止していない燃料電池群の電圧値を順番に読み込み、電圧値を監視し、閾値未満の場合に、その燃料電池群を外部負荷８０３から電気的に切断し、休止状態とし、一定時間経過後、復帰させ、別の燃料電池群を休止させるよう制御を行う。
【０１１４】
以上のように、本実施の形態の燃料電池システム８３０によれば、各燃料電池群８０１の電圧値を監視することにより、電圧値が閾値未満の燃料電池群８０１を一定時間休止させることができ、休止中に燃料電池群の出力を回復できる。これにより燃料電池群を長時間連続的に使用した場合に比べて、安定した出力を保ち、燃料電池群の寿命を延ばすことができる。なお、燃料電池群を休止させる順は以上で説明した順に限られず、また燃料電池群の電圧値を監視する順番も以上で説明した順には限られない。たとえば、一定期間毎に休止させていない燃料電池群の電圧値を順次測定し、その中で最も電圧値の低い燃料電池群を次に休止させるように選択することもできる。
【０１１５】
（第四の実施の形態）
図８は、本発明の第四の実施の形態における燃料電池システムの燃料電池切り替え処理の処理手順を示すフローチャートである。本実施の形態において、燃料電池群の故障を検知して、故障した燃料電池群を燃料電池システムから切り離す処理を設けた点が第三の実施の形態と異なる。
【０１１６】
図８に示すように、本実施の形態の燃料電池システムの燃料電池切り替え処理（Ｓ２３０）においては、図７に示した処理手順のステップＳ２１４の後、復帰させた燃料電池群ＦＣｊの故障を検知するステップＳ２３１〜Ｓ２３３をさらに含む。
【０１１７】
詳細には、ｊ番目の燃料電池群ＦＣｊの電圧値Ｖｊが電圧計ＶＭｊから読み込まれ、電圧値Ｖｊが予め設定された閾値未満か否かが判定される（ステップＳ２３１）。電圧値Ｖｊ≧閾値の場合（Ｓ２３１のＮＯ）、ステップＳ２１５に移行する。一方、電圧値Ｖｊ＜閾値の場合（Ｓ２３１のＹＥＳ）、ｊ番目の燃料電池群ＦＣｊの切り替えスイッチＳＷｊが、補助ラインＬｊ側に切り替えられる（ステップＳ２３２）。これにより、電圧値Ｖｊが閾値未満のｊ番目の燃料電池群ＦＣｊが外部負荷８０３から電気的に切断される。ここで、補助ラインＬｊには予備の燃料電池群等の補助電源を設けておくこともできる。次いで、燃料電池群が故障したことを報知し（ステップＳ２３３）、図６に制御を戻す（Ｓ２２０）。
【０１１８】
このようにすれば、所定の時間休止させたにも関わらず、電圧値等の特性が向上しない燃料電池群ＦＣｊについては故障していると判断することができ、燃料電池システムから切り離すことができる。
【０１１９】
ここでは、詳細は示さないが、ｊ番目の燃料電池群ＦＣｊの故障が検知され、外部負荷８０３から電気的に切断された後は、その故障したｊ番目の燃料電池群ＦＣｊについては、これ以降図６および図８に示した処理手順を省略して、他の燃料電池群についてのみ図６および図８に示した処理手順を実行する。
【０１２０】
ステップＳ２３３における故障の報知部としては、特に限定しないが、外部へのアラーム信号の出力、故障表示器（不図示）、たとえば、ＬＥＤ表示器、液晶表示器への故障表示、あるいは、スピーカ（不図示）へのアラーム音の出力などがある。
【０１２１】
また、予備の燃料電池群を設けている場合は、予備の燃料電池群も故障した場合にのみ故障の報知を行うようにすることもできる。また、複数の予備の燃料電池群を準備している場合、故障していない予備の燃料電池群の残量が少なくなってきた場合に報知を行うようにすることもできる。さらに、所定の時間休止させたにも関わらず、電圧値等の特性が向上しない燃料電池群については、休止させる時間を長くして再度燃料電池群の故障を検知する処理を行うこともできる。このような処理を繰り返しても燃料電池群の電圧値等の特性が向上しない場合に故障の報知を行うようにすることもできる。
【０１２２】
以上のように構成された本実施の形態の燃料電池システムの動作を図８を用いて以下に説明する。
【０１２３】
ここで、１番目の燃料電池群ＦＣ１が現在休止中で、３番目の燃料電池群ＦＣ３の電圧値Ｖ３が閾値未満であったとする。燃料電池切り替え処理（Ｓ２３０）において、１番目の燃料電池群ＦＣ１の切り替えスイッチＳＷ１が燃料電池群ＦＣ１側に切り替えられるとともに、３番目の燃料電池群ＦＣ３の切り替えスイッチＳＷ３が補助ラインＬ３側に切り替えられる（Ｓ２１１）。これによって、電圧値が閾値未満の３番目の燃料電池群ＦＣ３が外部負荷８０３から電気的に切断され、休止状態となり、かわりに今まで休止していた１番目の燃料電池群ＦＣ１が燃料電池システム８３０に復帰することになる。
【０１２４】
その後、タイマ８１１により、予め設定された時間、３番目の燃料電池群ＦＣ３を休止させた後（Ｓ２１２、Ｓ２１３）、３番目の燃料電池群ＦＣ３の切り替えスイッチＳＷ３が燃料電池群側に切り替えられる（Ｓ２１４）。そして、３番目の燃料電池群ＦＣ３の電圧値Ｖ３が電圧計ＶＭ３から読み込まれ、電圧値Ｖ３が閾値未満か否かが判定される（Ｓ２３１）。
【０１２５】
ここで、電圧値ＶＭ３≧閾値であった場合（Ｓ２３１のＮＯ）は、ステップＳ２１５に進み、上記第三の実施の形態と同様の処理が行われ、これにより、２番目の燃料電池群ＦＣ２が外部負荷８０３から電気的に切断され、休止状態となる。
【０１２６】
一方、電圧値ＶＭ３が閾値未満であった場合（Ｓ２３１のＹＥＳ）は、３番目の燃料電池群ＦＣ３の切り替えスイッチＳＷ３が補助ラインＬ３側に切り替えられる（Ｓ２３２）。これによって、電圧値が閾値未満の３番目の燃料電池群ＦＣ３が外部負荷８０３から電気的に切断されることとなる。そして、燃料電池群に故障があったことを報知し（Ｓ２３３）、本処理を終了し、メイン処理に戻る（Ｓ２２０）。
【０１２７】
以上のように、本実施の形態の燃料電池システム８３０によれば、燃料電池群８０１の電圧値が閾値未満の場合、一定時間休止させ、復帰した後、再度電圧値の確認を行い、電圧値が回復していないものは、故障と判断し、システムから切り離すことができるので、燃料電池システムの信頼性を向上させることができる。
【０１２８】
（第五の実施の形態）
図９は、本発明の第五の実施の形態の燃料電池システムの要部構成を模式的に示したブロック図である。本実施の形態において、燃料電池システム８４０は、燃料電池群８０１の積算電流値を計測する電流計８４１をさらに含む点で第二の実施の形態における燃料電池システムと異なる。
【０１２９】
図９では、複数の燃料電池群８０１のうち一つのみを示してあり、記号「ＦＣｉ」（ただし、ｉ＝１〜Ｎ、本実施の形態では、Ｎ＝４）で示される。燃料電池システム８４０は、燃料電池群ＦＣｉと電気的に並列に接続された補助電源８２１に電気的に直列に接続された電流計８４１を有する。図９において、補助電源８２１は、記号「ＡＵＸｉ」、電流計８４１は、記号「ＣＭｉ」で示される。ここで、燃料電池システム８４０の積算電流値は、外部負荷８０３から電気的に切断され、休止状態にされた燃料電池群ＦＣｉに設けられた電流計ＣＭｉを用いて測定することができる。なお、ここでは複数の燃料電池群８０１それぞれに電流計８４１を設ける構成を示しているが、燃料電池システム８４０は、一つの電流計８４１のみを有する構成とすることもできる。この場合、電流計８４１は、たとえば図１に示した燃料電池システム８００における外部負荷８０３と燃料電池群８０１の間に設けた構成とすることもできる。
【０１３０】
なお、他の実施の形態において、補助電源８２１と電気的に直列に接続された抵抗と、この抵抗の両端に設けられた電圧計により計測された電圧値を計測するようにしてもよい。
【０１３１】
コントローラ８０９は、この各燃料電池群ＦＣｉに設けられた電流計ＣＭｉのいずれかによって計測された電流値を読み込み、電流積算値を算出する。
【０１３２】
図１０は、図９に示された燃料電池システム８４０のコントローラ８０９の処理手順を示すフローチャートである。
【０１３３】
まず、システムが起動すると（ステップＳ２４０）、コントローラ８０９において、ｉに１がセットされる（ステップＳ２４１）。ここで、識別番号ｉで示されるｉ番目の燃料電池群ＦＣｉは、外部負荷８０３から電気的に切断され、休止状態になる燃料電池群である。次いで、ｉ番目の燃料電池群ＦＣｉの切り替えスイッチＳＷｉが、補助ライン側に切り替えられるとともに、その他の燃料電池群の切り替えスイッチが、燃料電池群側に切り替えられる（ステップＳ２４２）。これにより、ｉ番目の燃料電池群ＦＣｉのみが、外部負荷８０３から電気的に切断され、休止状態となる。
【０１３４】
次いで、休止中のｉ番目の燃料電池群ＦＣｉのかわりに燃料電池システム８４０に組み込まれている補助電源ＡＵＸｉに流れ込む電流値Ｉｉが、電流計ＣＭｉから読み込まれ、積算電流値が算出される（ステップＳ２４３）。算出された積算電流値が予め設定された閾値以上か否かが判定される（ステップＳ２４４）。積算電流値＜閾値の場合（Ｓ２４４のＮＯ）、ステップＳ２４３に戻る。一方、積算電流値≧閾値の場合（Ｓ２４４のＹＥＳ）、後述する燃料電池切り替え処理へと制御を移す（ステップＳ２４５）。その後、燃料電池切り替え処理から制御が戻ってくると、積算電流値がリセットされ（Ｓ２４６）、その後、ステップＳ２４３に戻る。
【０１３５】
図１１は、図１０のフローチャートにおける燃料電池切り替え処理の処理手順を示すフローチャートである。
【０１３６】
図１０から制御が移行すると（ステップＳ２５０）、コントローラ８０９において、燃料電池群８０１の第２の識別番号ｊに１がセットされる（ステップＳ２５１）。ここで、ｊ＝１〜Ｎとする。また、第２の識別番号ｊで示されるｊ番目の燃料電池群ＦＣｊは、以下の処理で、一定時間休止させる燃料電池である。次いで、ｊ＝ｉであるか否かが判定され（ステップＳ２５２）、ｊ＝ｉの場合（Ｓ２５２のＹＥＳ）、ｊ番目の燃料電池群ＦＣｊは、現在既に休止中であるので、さらにｊがインクリメントされ（ステップＳ２５３）、ｊが燃料電池の個数Ｎを越えていないか確認する（ステップＳ２５４）。ｊ＞Ｎの場合（Ｓ２５４のＹＥＳ）は、ステップＳ２５１に戻り、ｊに１がセットされる。一方、ｊ≦Ｎの場合（Ｓ２５４のＮＯ）は、ｉ番目の燃料電池群ＦＣｉの切り替えスイッチＳＷｉが、燃料電池群側に切り替えられるとともに、ｊ番目の燃料電池群ＦＣｊの切り替えスイッチＳＷｊが、補助電源側に切り替えられる（ステップＳ２５５）。これにより、今まで休止していたｉ番目の燃料電池群ＦＣｉが燃料電池システム８４０に復帰するとともに、ｊ番目の燃料電池群ＦＣｊが外部負荷８０３から電気的に切断され、休止状態となる。
【０１３７】
なお、その後の処理は、図７に示した燃料電池切り替え処理と同様であるので説明は省略する。
【０１３８】
このように構成された本実施の形態の燃料電池システム８４０の動作を図９から図１１を用いて以下に説明する。
【０１３９】
図１０において、システムが起動すると（Ｓ２４０）、コントローラ８０９により、ｉ＝１がセットされる（Ｓ２４１）。これにより、最初に動作を休止させる燃料電池として、１番目の燃料電池群ＦＣ１が選択され、切り替えスイッチＳＷ１が補助電源ＡＵＸ１側に設定されるとともに、その他の燃料電池の切り替えスイッチが、燃料電池群側に設定される（Ｓ２４２）。
【０１４０】
次に、休止中の１番目の燃料電池群ＦＣ１のかわりに燃料電池システム８４０に組み込まれている補助電源ＡＵＸ１に流れ込む電流値Ｉ１が、電流計ＣＭ１から読み込まれ、積算電流値が算出される（Ｓ２４３）。算出された積算電流値が予め設定された閾値以上か否かが判定される（Ｓ２４４）。
【０１４１】
ここで、積算電流値＜閾値であるとすると（Ｓ２４４のＮＯ）、ステップＳ２４３に戻り、積算電流値の監視を続行する。一方、積算電流値≧閾値となった場合（Ｓ２４４のＹＥＳ）、燃料電池切り替え処理へと制御を移す（Ｓ２４５）。
【０１４２】
図１１の燃料電池切り替え処理では、ｊに１がセットされ（Ｓ２５１）、ｊ＝ｉ（＝１）であるので（Ｓ２５２のＹＥＳ）、ｊがインクリメントされ、ｊ＝２となり（Ｓ２５３）、ｊ＜Ｎ（Ｎ＝４）であるので（Ｓ２５４のＮＯ）、ステップＳ２５５に進む。
【０１４３】
１番目の燃料電池群ＦＣ１の切り替えスイッチＳＷ１が燃料電池群側に切り替えられるとともに、２番目の燃料電池群ＦＣ２の切り替えスイッチＳＷ２が補助電源ＡＵＸ２側に切り替えられる（Ｓ２５５）。これによって、今まで休止していた１番目の燃料電池群ＦＣ１が燃料電池システム８４０に復帰するとともに、２番目の燃料電池群ＦＣ２が外部負荷８０３から電気的に切断され、休止状態となる。
【０１４４】
その後、タイマ８１１により、予め設定された時間、２番目の燃料電池群ＦＣ２を休止した後（Ｓ２１２、Ｓ２１３）、２番目の燃料電池群ＦＣ２の切り替えスイッチＳＷ２が燃料電池群側に切り替えられる（Ｓ２１４）。そして、ｉがインクリメントされ（Ｓ２１５）、ｉ＝２となり、ｉ＞Ｎではなく（Ｓ２１６のＮＯ）、かつｉ＝ｊであるので、ステップＳ２１５に戻る。
【０１４５】
再度、ｉがインクリメントされ（Ｓ２１５）、ｉ＝３となり、ｉ＞Ｎではなく（Ｓ２１６のＮＯ）、かつｉ＝ｊではない（Ｓ２１８のＮＯ）なので、３番目の燃料電池群ＦＣ３の切り替えスイッチＳＷ３が補助電源ＡＵＸ３側に切り替えられる(Ｓ２１９)。これにより、２番目の燃料電池群ＦＣ２が燃料電池システム８４０に復帰するとともに、３番目の燃料電池群ＦＣ３が外部負荷８０３から電気的に切断され、休止状態となる。その後、図１０に制御を戻す（Ｓ２２０）。
【０１４６】
図１０では、積算電流値がリセットされ（Ｓ２４６）、ステップＳ２４３に戻り、積算電流値の監視を続ける。なお、図１１に示した処理の間にも、積算電流値の監視を並行して行うこともできる。
【０１４７】
以後、同様に、積算電流値が閾値以上となった場合に、複数の燃料電池の中から順次、一定時間休止させる。
【０１４８】
以上のように、本実施の形態の燃料電池システム８４０によれば、積算電流値を監視し、積算電流値が閾値以上となった場合、順次、一部の燃料電池群８０１を一定時間休止させることができ、休止中に燃料電池の出力を回復できる。これにより燃料電池を常時使用した場合に比べて、安定した出力を保ち、燃料電池の寿命を延ばすことができる。
【０１４９】
（第六の実施の形態）
図１２は、本発明の第六の実施の形態の燃料電池システムの構成を模式的に示したブロック図である。本実施の形態において、燃料電池システム８５０は、外部負荷８０３にかかる電圧値を測定する電圧計８５１と、外部負荷８０３に流れる電流値を測定する電流計８５３とをさらに含む点で第一の実施の形態における燃料電池システムと異なる。
【０１５０】
コントローラ８０９は、電圧計８５１および電流計８５３で計測された電圧値および電流値を読み込み、燃料電池システムから外部負荷８０３に供給される電力を算出する。コントローラ８０９は、複数の燃料電池群８０１のうち、一部を動作させ、必要な電力を外部負荷８０３に供給できるよう、燃料電池群８０１の動作を制御する。
【０１５１】
本実施の形態において、燃料電池システム８５０は、４個の燃料電池群８０１を含むが、たとえば通常時には、全燃料電池群８０１を稼働させなくても外部負荷８０３に必要な電力を供給可能であるとする。コントローラ８０９は、燃料電池システム８５０の電力を監視し、電力が外部負荷８０３に必要な量以上になった場合に、いずれかの燃料電池群８０１を休止させ、残りの燃料電池群８０１で外部負荷８０３に電力を供給するよう動作させる。
【０１５２】
図１３は、図１２に示された燃料電池システム８５０のコントローラ８０９の処理手順を示すフローチャートである。
【０１５３】
まず、システムが起動すると（ステップＳ２６０）、全燃料電池群８０１の切り替えスイッチ８０７が燃料電池群側に設定される（ステップＳ２６１）。次いで、電圧計８５１から電圧値と、電流計８５３から電流値とが読み込まれ、読み込まれた電圧値と電流値から電力が算出される（ステップＳ２６２）。つづいて、電力が外部負荷８０３に必要な電力を上回っているか否かが判定される（ステップＳ２６５）。電力が必要を上回っていた場合（Ｓ２６５のＹＥＳ）、稼働中の燃料電池群のうちのいずれか一つの燃料電池群の切り替えスイッチが補助ライン側に切り替えられ（ステップＳ２６６）、その後ステップ２６２に戻る。
【０１５４】
一方ステップ２６５において、電力が必要量以下の場合（Ｓ２６５のＮＯ）、現在、休止中の燃料電池群があるか否かが判定され（ステップＳ２６７）、休止中の燃料電池群がある場合（Ｓ２６７のＹＥＳ）、休止中の燃料電池群のうちいずれか一つの燃料電池群の切り替えスイッチが燃料電池群側に切り替えられ（Ｓ２６８）、その後ステップ２６２に戻る。ステップ２６７において、休止中の燃料電池群がない場合（Ｓ２６７のＮＯ）、燃料電池群が故障したことが報知される（Ｓ２６９）。このような処理を繰り返すことにより、燃料電池システム８５０は、外部負荷８０３に必要な電力を適切に供給することが可能となる。
【０１５５】
以上のように、本実施の形態の燃料電池システム８５０によれば、外部負荷８０３に供給される電力を計測して監視しつつ一部の燃料電池群を休止させたり復帰させたりするので、外部負荷８０３に供給されるべき電力を必要量に維持しながら、一部の燃料電池群を休止させることができ、休止中に燃料電池群の出力を回復できる。これにより燃料電池群を長時間連続的に使用した場合に比べて、安定した出力を保ち、燃料電池群の寿命を延ばすことができる。
【０１５６】
なお、本実施の形態においては、燃料電池群は、一つずつ休止させる形態を説明したが、これに限定されるものではない。たとえば、複数の燃料電池群を同時に休止または稼働させるようにしてもよい。また、休止させる燃料電池群を、順次選択して一定時間毎に変えるようにしてもよい。
【０１５７】
また、上記第三の実施の形態の図５に示されるように、各燃料電池群８０１の電圧を計測する電圧計をそれぞれ設けた構成とすることもできる。この場合、複数の燃料電池群８０１の総電力が外部負荷８０３に必要な電力を上回っている場合、複数の燃料電池群８０１の中から、電圧が低いものから順に休止させるように選択することができる。
【０１５８】
（第七の実施の形態）
図１４は、本発明の第七の実施の形態の燃料電池システムの要部構成を模式的に示した部分ブロック図である。本実施の形態における燃料電池システム８６０は、各燃料電池群８０１と並列に設けられた補助ライン８０５に替えて第２の燃料電池群８６１を有する点が第一の実施の形態と異なる。
【０１５９】
図１４において、各第２の燃料電池群８６１は、記号「ＦＣｉ’」で示され、以下の説明においても、ｉ番目の第２の燃料電池群は、「ＦＣｉ’」で表すものとする。
【０１６０】
本実施の形態の燃料電池システム８６０では、ｉ番目の燃料電池群ＦＣｉの切り替えスイッチＳＷｉを第２の燃料電池群側に切り替えて、休止させた時、第２の燃料電池群ＦＣｉ’が、ｉ番目の燃料電池群ＦＣｉのかわりに使用される。従って、ｉ番目の燃料電池群ＦＣｉを休止させている場合でも、電力が低下することがないので、安定した出力が得られる。
【０１６１】
本実施の形態の燃料電池システム８６０のコントローラ８０９の処理手順は、上記第一の実施の形態の処理手順と、ステップＳ１０２におけるｉ番目の燃料電池群ＦＣｉの切り替えスイッチＳＷｉの切り替えを、第２の燃料電池群側にする点のみが相違する。ここでは詳細な説明は省略する。
【０１６２】
本実施の形態において、４つの燃料電池群８０１すべてに第２の燃料電池群８６１を設けた構成としたが、これに限定されるものではなく、少なくとも一部の燃料電池群８０１に並列に設けた構成でもよい。また、一度に休止させて第２の燃料電池群８６１に切り替える燃料電池群８０１の個数は、複数であってもよい。あるいは、他の実施の形態において、４つの燃料電池群８０１に対して、少なくとも一つの第２の燃料電池群８６１を設け、少なくとも一つの燃料電池群８０１を休止させる場合に、少なくとも一つの第２の燃料電池群８６１に切り替えるようにしてもよい。
【０１６３】
なお、本実施の形態において、上記第一の実施の形態の補助ライン８０５に替えて第２の燃料電池群８０１を設けた構成としたが、上記他の実施の形態において、少なくとも一部の燃料電池群８０１に並列に第２の燃料電池群８６１を設けた構成とすることもできる。
【０１６４】
以上のように、本実施の形態の燃料電池システム８６０によれば、上記実施の形態と同様な効果を有するとともに、各燃料電池群８０１に並列に第２の燃料電池群８６１を設けたので、ｉ番目の燃料電池群ＦＣｉを休止させても、第２の燃料電池群ＦＣｉ’を使用できるので、休止時にも電力低下を防ぎ、安定した出力を得ることができる。また、ｉ番目の燃料電池群ＦＣｉを使用している際には第２の燃料電池群ＦＣｉ’を休止させることができるので、第２の燃料電池群ＦＣｉ’の寿命を延ばすこともできる。
【図面の簡単な説明】
【０１６５】
【図１】本発明の第一の実施の形態における燃料電池システムの構成を模式的に示したブロック図である。
【図２】図１に示された燃料電池システムのコントローラの処理手順を示すフローチャートである。
【図３】本発明の第二の実施の形態の燃料電池システムの構成を模式的に示したブロック図である。
【図４】図３示された燃料電池システムのコントローラの処理手順を示すフローチャートである。
【図５】本発明の第三の実施の形態の燃料電池システムの要部構成を模式的に示した部分ブロック図である。
【図６】図５に示された燃料電池システムのコントローラの処理手順を示すフローチャートである。
【図７】図６のフローチャートにおける燃料電池切り替え処理の処理手順を示すフローチャートである。
【図８】本発明の第四の実施の形態における燃料電池システムの燃料電池切り替え処理の処理手順を示すフローチャートである。
【図９】本発明の第五の実施の形態の燃料電池システムの要部構成を模式的に示したブロック図である。
【図１０】図９に示された燃料電池システムのコントローラの処理手順を示すフローチャートである。
【図１１】図１０のフローチャートにおける燃料電池切り替え処理の処理手順を示すフローチャートである。
【図１２】本発明の第六の実施の形態の燃料電池システムの構成を模式的に示したブロック図である。
【図１３】図１２に示された燃料電池システムのコントローラの処理手順を示すフローチャートである。
【図１４】本発明の第七の実施の形態の燃料電池システムの要部構成を模式的に示した部分ブロック図である。
【符号の説明】
【０１６６】
８００  燃料電池システム
８０１  燃料電池
８０２  端子
８０３  外部負荷
８０５  補助ライン
８０７  切り替えスイッチ
８０９  コントローラ
８１１  タイマ
８２０  燃料電池システム
８２１  補助電源
８３０  燃料電池システム
８３１  電圧計
８４０  燃料電池システム
８４１  電流計
８５０  燃料電池システム
８５１  電圧計
８５３  電流計
８６０  燃料電池システム
８６１  第２の燃料電池群
【図１】
2005085509.tif 000003
【図２】
2005085509.tif 000004
【図３】
2005085509.tif 000005
【図４】
2005085509.tif 000006
【図５】
2005085509.tif 000007
【図６】
2005085509.tif 000008
【図７】
2005085509.tif 000009
【図８】
2005085509.tif 000010
【図９】
2005085509.tif 000011
【図１０】
2005085509.tif 000012
【図１１】
2005085509.tif 000013
【図１２】
2005085509.tif 000014
【図１３】
2005085509.tif 000015
【図１４】
2005085509.tif 000016