(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載された燃料電池発電装置であって、
電解質膜を挟んで燃料極と、酸化剤極とを対設した燃料電池構造体をセパレータで狭持した複数の燃料電池構造体からなり、燃料ガスに含まれる水素と空気中の酸素とを電気化学的に反応させて発電をする燃料電池と、
上記燃料電池の出力側に設けられ、上記燃料電池で発電した電力を直流電流に変換して出力するチョッパと、
上記チョッパの出力側に設けられ、上記チョッパから出力された直流電流を交流電流に変換して出力するインバータと、
上記インバータの出力側に設けられ、上記インバータから出力された交流電流を放電するモータと、
上記燃料電池の出力電流値を検出する電流センサと、
上記燃料電池の出力電圧値を検出する電圧センサと、
上記燃料電池の発電を停止させる場合に、上記燃料電池に残留した酸化剤ガス及び燃料ガスで発電させ、上記電流センサによって検出された燃料電池の出力電流が所定の値以下になるまで、上記電圧センサで検出される出力電圧が一定となるような交流電流とするように上記インバータを制御して上記モータに交流電流を供給する制御手段とを備え、
上記モータは、上記車両が走行する動力を発生させる動力モータを有するモータ回路からなり、上記制御手段は、上記燃料電池に残留した酸化剤ガス及び燃料ガスで発電させ、上記電圧センサで検出される燃料電池の出力電圧値を検出し、上記燃料電池の出力電圧値が一定の電圧値となるように上記インバータから出力される交流電流を変化させて、当該交流電流を上記動力モータによって消費させ、上記動力モータにトルク発生しているか否かを判定し、トルクが発生している場合には、上記動力モータにトルクを発生させない交流電流にして、当該交流電流を上記動力モータによって消費させることを特徴とする燃料電池発電装置。
【請求項２】
上記動力モータを駆動するために使用される補機を駆動する補機モータを更に備え、
上記インバータは、上記動力モータに供給する交流電流に変換する動力モータ用半導体スイッチング素子と、上記補機モータに供給する交流電流に変換する補機モータ用半導体スイッチング素子とからなることを特徴とする請求項１記載の燃料電池発電装置。
【請求項３】
補機を更に備え、
上記チョッパの出力側に設けられ、上記チョッパから出力された直流電圧の大きさを変換して、上記補機に供給するＤＣ／ＤＣコンバータを更に備えることを特徴とする請求項１記載の燃料電池発電装置。
【請求項４】
上記制御手段は、上記動力モータが動作しない交流電流値とするように上記インバータを制御すると共に、上記補機を動作させるようにＤＣ／ＤＣコンバータを制御することを特徴とする請求項３記載の燃料電池発電装置。
【請求項５】
上記モータとして上記動力モータを含むモータを複数備えると共に、上記インバータを複数備えることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項記載の燃料電池発電装置。
【請求項６】
所定の燃料を改質して上記燃料電池に供給する水素を取り出す改質反応部を更に備え、
上記所定の燃料の残留分から上記改質反応部によって取り出した燃料ガスを上記燃料電池に供給し、発電させて放電させることを特徴とする請求項１〜請求項５の何れか一項記載の燃料電池発電装置。
【請求項７】
上記燃料電池で発電した電力を蓄積する二次電池と、
上記チョッパの出力側に設けられ、上記チョッパから出力された直流電流を上記二次電池に供給するリレーボックスとを更に備えることを特徴とする請求項１〜請求項５の何れか一項記載の燃料電池発電装置。
【請求項８】
上記二次電池の蓄電率を検出するセンサを更に備え、
上記制御手段は、上記センサで検出された蓄積率に基づいて満充電状態でなければ上記二次電池を充電させるように上記リレーボックスを制御し、上記センサで検出された蓄積率に基づいて満充電状態であれば上記二次電池への電力蓄積を停止するように上記リレーボックスを制御することを特徴とする請求項７記載の燃料電池発電装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料電池で発電した電力を負荷に供給する燃料電池発電装置に関するものであり、詳しくは、燃料電池発電装置の発電動作終了後に上記燃料電池に生ずる劣化現象を防止する放電機構を備えた燃料電池発電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
燃料電池は、単位セルの積層体からなり、電極となる燃料極、空気極にそれぞれ、水素を含む燃料ガス、酸素を含む空気の酸化剤ガスが供給されることで、電気化学反応を起こして発電を行うものとして知られている。また、燃料電池には、垂下特性と呼ばれ、出力電流の増加に伴って出力電圧が低下するというような発電特性があることが知られている。
【０００３】
燃料電池が運転適性温度であるときにおいて出力電流がゼロのときの電圧である開回路電圧が発生した状態、つまり、燃料電池の運転を停止、又は、休止させ、負荷への電流が遮断された状態にして放置すると電極触媒粒子が粗大化して電極表面積が低下し、燃料電池の発電性能や寿命の低下を招いてしまう。
【０００４】
そこで、このような燃料電池の劣化現象を回避するために、燃料電池の運転停止に際して、燃料電池内の反応ガス（燃料ガス及び空気）を窒素などの不活性ガスに置換して開回路電圧の発生を防止するための運転操作を行うとともに、燃料電池の出力側に放電抵抗を接続して開回路電圧を抑制するようにした燃料電池発電装置が知られている。
【０００５】
以下に、図１９を用いて、従来の燃料電池発電装置１００の要部構成について説明をする。
【０００６】
燃料電池発電装置１００は、燃料電池１０１と、チョッパー１０２と、インバータ１０３と、外部負荷１０４とを備えている。
【０００７】
燃料電池１０１で発電され出力された電力は、チョッパー１０２、インバータ１０３によって定電圧制御された後に交流電流に変換されて外部負荷１０４に供給される。
【０００８】
また燃料電池発電装置１００は、燃料電池１０１の運転停止後に開回路電圧を抑制するための放電部として、チョッパー１０２の出力側と、インバータ３の入力側にとの間に備えられ、例えば、チョッパー１０２の平滑用コンデンサとして用いられる中間回路コンデンサ１０５と、中間回路コンデンサ１０５に蓄えられた電荷を放電するためのスイッチ１０６及び放電抵抗１０７からなる中間放電装置１０８とを備えている。
【０００９】
この燃料電池発電装置１００では、図示しない制御部から燃料電池１０１に運転停止命令が送出されると、中間放電装置１０８のスイッチ１０６を閉じ、外部負荷１０４を遮断し、中間回路コンデンサ１０５と、放電抵抗１０７とを直列に接続させる。このとき、チョッパー１０２の運転停止時間は、燃料電池１０１の放電時間を考慮し、遅延回路を設け、外部負荷１０４が遮断された時点よりも遅延させる。
【００１０】
このような燃料電池発電装置１００では、燃料電池１０１の運転停止後の残留水素及び残留酸素による発電で燃料電池１０１内で蓄積された電荷は、チョッパー１０２を介して中間回路コンデンサ１０５に蓄積され、さらにスイッチ１０６を介して、放電抵抗１０７によって放電する。
【００１１】
このようにして、燃料電池発電装置１００では、燃料電池１０１を開回路電圧に曝すことなく劣化を回避させていた。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した燃料電池発電装置１００のように、放電部として中間放電装置１０８を備え、放電抵抗１０７で残留水素によって生成される電荷を放電する場合、放電時間を短縮させようとすると放電抵抗１０７を大型する必要があり、それに伴い燃料電池発電装置１００自体が大型化してしまうといった問題がある。逆に燃料電池発電装置１００を小型化し、放電抵抗１０７を小さくすると放電時間が長くなってしまうという問題がある。
【００１３】
さらに、従来の燃料電池発電装置１００のように、放電装置１０８が設置されると燃料発電装置１００のコストが上昇するため、例えば、燃料電池発電装置１００を搭載した燃料電池車などの製造コストも上がってしまうといった問題がある。
【００１４】
そこで、本発明は、上述した従来の問題に鑑みて提案されたものであり、燃料電池の発電停止後に残留する燃料ガスにより発生する電荷を短時間で且つ確実に放電することができる燃料電池発電装置を提供することを目的とするものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するために、請求項１に係る燃料電池発電装置では、車両に搭載された燃料電池発電装置であって、電解質膜を挟んで燃料極と、酸化剤極とを対設した燃料電池構造体をセパレータで狭持した複数の燃料電池構造体からなり、燃料ガスに含まれる水素と空気中の酸素とを電気化学的に反応させて発電をする燃料電池と、上記燃料電池の出力側に設けられ、上記燃料電池で発電した電力を直流電流に変換して出力するチョッパと、上記チョッパの出力側に設けられ、上記チョッパから出力された直流電流を交流電流に変換して出力するインバータと、上記インバータの出力側に設けられ、上記インバータから出力された交流電流を放電するモータと、上記燃料電池の出力電流値を検出する電流センサと、上記燃料電池の出力電圧値を検出する電圧センサと、上記燃料電池の発電を停止させる場合に、上記燃料電池に残留した酸化剤ガス及び燃料ガスで発電させ、上記電流センサによって検出された燃料電池の出力電流が所定の値以下になるまで、上記電圧センサで検出される出力電圧が一定となるような交流電流とするように上記インバータを制御して上記モータに交流電流を供給する制御手段とを備え、上記モータは、上記車両が走行する動力を発生させる動力モータを有するモータ回路からなり、上記制御手段は、上記燃料電池に残留した酸化剤ガス及び燃料ガスで発電させ、上記電圧センサで検出される燃料電池の出力電圧値を検出し、上記燃料電池の出力電圧値が一定の電圧値となるように上記インバータから出力される交流電流を変化させて、当該交流電流を上記動力モータによって消費させ、上記動力モータにトルク発生しているか否かを判定し、トルクが発生している場合には、上記動力モータにトルクを発生させない交流電流にして、当該交流電流を上記動力モータによって消費させることを特徴とする。
【００２３】
請求項２に係る燃料電池発電装置では、上記動力モータを駆動するために使用される補機を駆動する補機モータを更に備え、上記インバータは、上記動力モータに供給する交流電流に変換する動力モータ用半導体スイッチング素子と、上記補機モータに供給する交流電流に変換する補機モータ用半導体スイッチング素子とからなる。
【００２４】
請求項３に係る燃料電池発電装置では、補機を更に備え、上記チョッパの出力側に設けられ、上記チョッパから出力された直流電圧の大きさを変換して、上記補機に供給するＤＣ／ＤＣコンバータを更に備える。
【００２６】
請求項４に係る燃料電池発電装置では、上記制御手段は、上記動力モータが動作しない交流電流値とするように上記インバータを制御すると共に、上記補機を動作させるようにＤＣ／ＤＣコンバータを制御する。
【００２７】
請求項５に係る燃料電池発電装置では、上記モータとして上記動力モータを含むモータを複数備えると共に、上記インバータを複数備える。
【００２８】
請求項６に係る燃料電池発電装置では、所定の燃料を改質して上記燃料電池に供給する水素を取り出す改質反応部を更に備え、上記所定の燃料の残留分から上記改質反応部によって取り出した燃料ガスを上記燃料電池に供給し、発電させて放電させる。
【００２９】
請求項７に係る燃料電池発電装置では、上記燃料電池で発電した電力を蓄積する二次電池と、上記チョッパの出力側に設けられ、上記チョッパから出力された直流電流を上記二次電池に供給するリレーボックスとを更に備える。
【００３０】
請求項８に係る燃料電池発電装置では、上記二次電池の蓄電率を検出するセンサを更に備え、上記制御手段は、上記センサで検出された蓄積率に基づいて満充電状態でなければ二次電池を充電させるようにリレーボックスを制御し、上記センサで検出された蓄積率に基づいて満充電状態であれば二次電池への電力蓄積を停止するようにリレーボックスを制御する。
【００３２】
【発明の効果】
請求項１に係る燃料電池発電装置によれば、燃料電池の停止後に燃料電池内に燃料ガスなどが残留している場合に発生する電荷を、交流電流に変換してモータで放電することができ、例えば燃料電池の発電停止後等に発生する電荷を短時間で且つ確実に放電することができる。
請求項１に係る燃料電池発電装置によれば、交流電流をモータ回路で消費するので、例えば燃料電池の停止後等に燃料電池内に燃料ガスなどが残留している場合に発生する電荷を、交流電流に変換してモータ回路で放電することができ、例えば燃料電池の発電停止後等に発生する電荷を短時間で且つ確実に放電することができる。更に、請求項１に係る燃料電池発電装置によれば、例えば燃料電池の停止後等に燃料電池からの出力電圧を放電する抵抗などを設ける必要なく、燃料電池システムを構成するモータ回路を利用することができ、装置の小型化及び低コスト化を実現することができる。
【００４０】
請求項２に係る燃料電池発電装置によれば、モータ回路を、動力源となる動力モータと、動力モータを駆動するために使用される補機を駆動する補機モータとからなるものとし、インバータを、動力モータに供給する交流電流に変換する動力モータ用半導体スイッチング素子と、補機モータに供給する交流電流に変換する補機モータ用半導体スイッチング素子とからなるものとしたので、動力モータに供給する交流電流と、補機モータに供給する交流電流を別個に制御することができ、動力モータで消費する電力と、補機モータで消費する電力とを別個にすることができる。したがって、請求項２に係る燃料電池発電装置によれば、動力モータと補機モータの双方で電荷を消費することができ、例えば燃料電池の発電停止後等に発生する電荷を更に、短時間で且つ確実に放電することができる。
【００４１】
請求項３に係る燃料電池発電装置によれば、補機を更に備え、上記モータ回路は、動力源となる動力モータからなり、上記チョッパの出力側に設けられ、上記チョッパから出力された直流電流の大きさを変換して、上記補機に供給するＤＣ／ＤＣコンバータを更に備える。
【００４２】
また、補機での電荷消費量を制御することができ、例えば燃料電池の発電停止後等に発生する電荷を更に、短時間で且つ確実に放電することができる。また、この請求項３に係る燃料電池発電装置によれば、動力モータを駆動するに際して使用する補機を使用して電荷を消費することができるので、例えば燃料電池の停止後等に燃料電池からの出力電圧を放電する抵抗などを設ける必要なく、装置の小型化及び低コスト化を実現することができる。
【００４４】
請求項４に係る燃料電池発電装置によれば、モータ回路が動作しない交流電流値とするようにインバータを制御すると共に、補機のみを動作させるので、不要な場合にモータ回路を動作させることを防止することができると共に、補機による放電を実現することができる。
【００４５】
請求項５に係る燃料電池発電装置によれば、モータを複数備えると共に、インバータを複数備える構成としたので、各モータに供給する交流電流を制御して、複数のモータで電荷を消費することができ、燃料電池の発電停止後に発生する電荷を更に短時間で且つ確実に放電することができる。
【００４６】
請求項６に係る燃料電池発電装置によれば、所定の燃料を改質して燃料電池に供給する水素を取り出す改質反応部を更に備える構成を有し、例えば燃料電池の発電停止後等に、所定の燃料の残留分から改質反応部によって取り出した燃料ガスを燃料電池に供給し、発電させるので改質反応部で生成した燃料ガスを、燃料電池で発電させてモータにより放電することができる。
【００４７】
請求項７に係る燃料電池発電装置によれば、燃料電池で発電した電力を蓄積する二次電池と、チョッパから出力された直流電流を二次電池に供給するリレーボックスとを備える構成としたので、リレーボックスの二次電池に対する開閉を制御することで例えば燃料電池の発電停止後等に発生した電荷を二次電池に蓄積することができ、例えば燃料電池の発電停止後等に発生する電荷を更に、短時間で且つ確実に放電することができると共に、燃費の向上を図ることができる。また、この請求項７に係る燃料電池発電装置によれば、燃料電池システムを構成する上で必要なリレーボックスと二次電池とを使用するので、例えば燃料電池の停止後等に燃料電池からの出力電圧を放電する抵抗などを設ける必要なく、装置の小型化及び低コスト化を実現することができる。
【００４８】
請求項８に係る燃料電池発電装置によれば、二次電池の蓄電率を検出するセンサを備える構成を有し、センサで検出された蓄電率に基づいて二次電池に電力供給するようにリレーボックスを制御するので、二次電池の蓄積量に応じて電荷を蓄積することや、他の手段で電荷を放電することができ、短時間で且つ確実に放電することができると共に、更なる燃費の向上を図ることができる。
【００５０】
【発明の実施の形態】
先ず、参考例について説明する。
【００５１】
［第１参考例としての燃料電池発電装置１の構成］
図１を用いて第１参考例としての燃料電池発電装置１の構成について説明をする。第１参考例としての燃料電池発電装置１は、例えば、燃料電池を発電源とする燃料電池車両などに搭載され、燃料電池車両システムに備えられる。
【００５２】
燃料電池発電装置１は、燃料電池１０と、リレーボックス１１と、チョッパー１２と、第２リレー１３と、放電抵抗１４とを備えている。
【００５３】
燃料電池発電装置１には、当該燃料電池発電装置１を制御する制御部が備えられており、この制御部は、例えば燃料電池発電装置１が燃料電池車両システムなどに搭載された際、燃料電池車両システムを統括的に制御する。具体的には、各部が制御部により動作が制御されることで、燃料電池１０で発電した電力の負荷への供給、放電をする。なお、この制御部の処理内容については後述する。
【００５４】
燃料電池１０は、例えば、固体高分子電解質膜を挟んで燃料極と、酸化剤極とを対設した燃料電池構造体をセパレータで狭持した複数の燃料電池構造体からなる。燃料電池１０には、水素リッチな燃料ガスが供給され、供給される燃料ガスに含まれる水素と空気中の酸素とを電気化学的に反応させて発電をする。
【００５５】
リレーボックス１１は、燃料電池１０の正極及び負極に接続された２つの第１リレー１５ａ，第１リレー１５ｂで構成されている。各第１リレー１５は、それぞれが燃料電池１０に直列に接続されており、燃料電池１０から後段の負荷へ電力を供給する回路の接点を開閉するように制御部に制御される。
【００５６】
チョッパー１２は、第１リレー１５ａと直列接続された半導体スイッチング素子であるＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）やＧＴＢＴ等１６（以下、「ＩＧＢＴ１６」と呼称する。）と、電圧センサ１７と、電流センサ１８とを備えている。制御部は、ＩＧＢＴ１６に制御信号を出力して動作を制御すると共に、電圧センサ１７及び電流センサ１８で検出した出力電圧値及び出力電流値をセンサ信号として入力する。
【００５７】
第２リレー１３は、後段の放電抵抗１４へ電力を供給する回路の接点を開閉する。この第２リレー１３は、放電抵抗１４に対する開閉動作が制御部からの制御信号により制御される。
【００５８】
放電抵抗１４は、燃料電池１０の残留水素及び残留酸素による発電で生成された電荷が、リレーボックス１１、チョッパー１２、第２リレー１３を介して供給されて放電をする。
【００５９】
更にまた、燃料電池発電装置１の燃料電池１０には、水素リッチなガスを供給するために天然ガスやメタノールなどの燃料を水素リッチなガスに改質する燃料改質装置が備えられていてもよい。
【００６０】
「第１参考例としての燃料電池発電装置１の動作』
燃料電池発電装置１の燃料電池システム停止時に行う制御部のシステム停止処理の処理手順について図２に示すフローチャートを用いて説明をする。
【００６１】
ステップＳ１において、制御部は、燃料電池システムに対する停止動作命令が入力され、停止動作シーケンスであるか否かを判断し、停止動作シーケンスが実行されていると判断した場合は処理をステップＳ２へと進め、停止動作シーケンスが実行されていないと判断した場合はステップＳ１の処理を繰り返し実行する。
【００６２】
ステップＳ２において、制御部は、リレーボックス１１の２つの第１リレー１５ａ、１５ｂを閉状態にし、続いて第２リレー１３を閉状態に制御する。さらに、制御部は、断続的にオン、オフを繰り返す交流電流を出力するデューティー（Ｄｕｔｙ）制御をするようにＩＧＢＴ１６を動作させ、放電抵抗１４を導通させ放電を開始させる。
【００６３】
次のステップＳ３において、制御部は、電圧センサ１７で検出される燃料電池１０の電圧を検出し、燃料電池１０の電圧が一定の電圧値、例えば、燃料電池１０に定められた下限電圧値以上となるようにＩＧＢＴ１６の出力を制御する。すなわち、制御部は、ＩＧＢＴ１６から出力する電流のＤｕｔｙ比を制御して放電抵抗１４に流れる電流値を可変させる。
【００６４】
次のステップＳ４において、制御部は、電流センサ１８で検出された燃料電池１０から出力される燃料電池電流を検出し、検出した燃料電池電流値と所定の設定値とを比較する。制御部は、検出した燃料電池電流が設定値以下であった場合には処理をステップＳ５へと進め、設定値以上であった場合は処理をステップＳ３へと戻す。
【００６５】
このステップＳ４は、燃料電池１０の放電動作を終了させるための判断をする処理であり、判断の基準となる設定値は、燃料電池発電装置１が搭載されるシステムによって異なっている。例えば、ある燃料電池車両システムでは、システム停止時の燃料電池電流は０．５Ａ程度であり、設定値は０．１Ａ程度に設定される。
【００６６】
ステップＳ５において、制御部は、第１リレー１５、第２リレー１３を開いたオフ状態にすると共に、ＩＧＢＴ１６もオフ（出力停止）状態にし、放電抵抗１４での放電動作を終了させる。
【００６７】
次のステップＳ６において、制御部は、燃料電池システムの停止動作シーケンスを終了させる。
【００６８】
上述したような動作をする燃料電池発電装置１によれば、ＩＧＢＴ１６をデューティ比を制御部により制御することで放電抵抗１４に流れる電流を制御することができ、燃料電池１０の停止時に燃料電池１０内に残留する水素により発生する電荷を、迅速かつ確実に放電することができる。
【００６９】
次に、本発明の第１実施形態を図面を参照にして詳細に説明する。
［第１実施形態に係る燃料電池発電装置２０の構成］
図３に、第１実施形態として本発明を適用した燃料電池発電装置２０の構成について説明をする。なお、上述の第１参考例と同じ部分は同一符号を付することによりその詳細な説明を省略する。
【００７０】
燃料電池発電装置２０は、第１参考例としての燃料電池発電装置１の第２リレー１３、放電抵抗１４に替えて、チョッパー１２の後段にインバータ２１、モータ２４（モータ回路）を接続させた構成となっている。
【００７１】
チョッパ２１は、ＩＧＢＴ２２、ＩＧＢＴ２３で構成されチョッパー１２から出力された直流電力を交流電力に変換して後段のモータ２４を動作させる。
【００７２】
モータ２４は、電動機であり、インバータ２１によって変換された交流電力によって通電させる。このモータ２４は、例えば、燃料電池発電装置２０が搭載される燃料電池車両システムにおける、車両を駆動するための動力モータなどである。
【００７３】
また、燃料電池発電装置２０には、各部を制御する制御部が備えられており、この制御部は、例えば燃料電池発電装置２０が燃料電池車両システムなどに搭載された際、燃料電池車両システムを統括的に制御する。
【００７４】
『第１実施形態に係る燃料電池発電装置２０の動作』
図４、図５及び図６に、燃料電池発電装置２０の燃料電池システム停止時の制御部の第１、第２、第３システム停止処理の処理手順を示す。
【００７５】
「第１システム停止処理」
図４に示す第１システム停止処理でのステップＳ１１において、制御部は、燃料電池システムに対する停止動作命令が入力され、停止動作シーケンスであるか否かを判断し、停止動作シーケンスが実行されていると判断した場合は処理をステップＳ１２へと進め、停止動作シーケンスが実行されていないと判断した場合はステップＳ１１の処理を繰り返し実行する。
【００７６】
ステップＳ１２において、制御部は、リレーボックス１１の２つの第１リレー１５ａ、１５ｂを閉状態にし、さらに、制御部は、チョッパー１２のＩＧＢＴ１６、インバータ２１のＩＧＢＴ２２，ＩＧＢＴ２３を動作させ、モータ２４を通電することで放電を開始させる。
【００７７】
次のステップＳ１３において、制御部は、電圧センサ１７で検出される燃料電池１０の電圧を検出し、燃料電池１０の電圧が所定の電圧、例えば、燃料電池１０に定められた下限電圧値より小さくなったら処理をステップＳ１４に進め、燃料電池１０の電圧が所定の電圧より大きい場合、ステップＳ１２の動作を保持して放電を継続する。
【００７８】
ステップＳ１４において、制御部は、第１リレー１５ａ、１５ｂを開状態にすると共に、チョッパー１２のＩＧＢＴ１６及びインバータ２１のＩＧＢＴ２２，ＩＧＢＴ２３も開状態にし、モータ２４の通電を停止させ、放電動作を終了させる。
【００７９】
次のステップＳ１５において、制御部は、システムの停止動作シーケンスを終了させる。
【００８０】
このような第１システム停止処理を行う燃料電池発電装置２０は、放電をモータ２４で実行することで放電用の負荷を設けなくてもよいため、装置を小型で低コストにすることができる。
【００８１】
「第２システム停止処理」
図５に示す第２システム停止処理でのステップＳ２１において、制御部は、システムに対する停止動作命令が入力され、停止動作シーケンスであるか否かを判断し、停止動作シーケンスが実行されていると判断した場合は処理をステップＳ２２へと進め、停止動作シーケンスが実行されていないと判断した場合はステップＳ２１の処理を繰り返し実行する。
【００８２】
ステップＳ２２において、制御部は、リレーボックス１１の２つの第１リレー１５ａ、１５ｂを閉状態としたオン状態に制御する。さらに、制御部は、チョッパー１２のＩＧＢＴ１６を動作させたオン状態にすると共に、さらにインバータ２１のＩＧＢＴ２２，ＩＧＢＴ２３を断続的なデューティー制御をすることで動作させ、モータ２４に通電することで放電を開始させる。
【００８３】
ステップＳ２３において、制御部は、電圧センサ１７で検出される燃料電池１０の電圧を検出し、燃料電池１０の電圧が一定の電圧値、例えば、燃料電池１０の下限電圧値以上となるようにインバータ２１のＩＧＢＴ２２，ＩＧＢＴ２３の出力を制御する。すなわち、制御部は、ＩＧＢＴ２２，ＩＧＢＴ２３を制御してデューティ比を制御することでモータ２４に流れる電流値を可変させる。
【００８４】
ステップＳ２４において、制御部は、電流センサ１８で検出された燃料電池１０から出力される燃料電池電流を検出し、所定の設定値と検出した燃料電池電流値とを比較する。制御部は、検出した燃料電池電流が設定値以下であった場合処理をステップＳ２５へと進め、設定値以上であった場合は処理をステップＳ２３へと戻す。
【００８５】
このステップＳ２４は、燃料電池１０の放電動作を終了させるための判断をする処理であり、判断の基準となる設定値は、燃料電池発電装置１が搭載されるシステムによって異なっている。
【００８６】
ステップＳ２５において、制御部は、第１リレー１５ａ、１５ｂを開状態にしたオフ状態にすると共に、チョッパー１２のＩＧＢＴ１６、インバータ２１のＩＧＢＴ２２，ＩＧＢＴ２３も開状態にしたオフ状態にし、モータ２４への通電を停止させ、放電動作を終了させる。
【００８７】
ステップＳ２６において、制御部はシステムの停止動作シーケンスを終了させる。
【００８８】
このようにして、燃料電池発電装置２０では、ＩＧＢＴ２２，ＩＧＢＴ２３をデューティ制御することでモータ２４に流れる電流を制御し、迅速かつ確実な放電をすることができる。
【００８９】
「第３システム停止処理」
図６に示す第３システム停止処理でのステップＳ３１において、制御部は、燃料電池システムに対する停止動作命令が入力され、停止動作シーケンスであるか否かを判断し、停止動作シーケンスが実行されていると判断した場合は処理をステップＳ３２へと進め、停止動作シーケンスが実行されていないと判断した場合はステップＳ３１の処理を繰り返し実行する。
【００９０】
ステップＳ３２において、制御部は、リレーボックス１１の２つの第１リレー１５ａ、１５ｂを閉状態にしたオン状態に制御する。さらに、制御部は、チョッパー１２のＩＧＢＴ１６を動作させたオン状態にし、さらにインバータ２１のＩＧＢＴ２２，ＩＧＢＴ２３を断続的なデューティー制御をすることで動作させ、モータ２４に通電することで放電を開始させる。
【００９１】
次のステップＳ３３において、制御部は、電圧センサ１７で検出される燃料電池１０の電圧を検出し、燃料電池１０の電圧が一定の電圧値、例えば、燃料電池１０に定められた下限電圧値以上となるようにインバータ２１のＩＧＢＴ２２，ＩＧＢＴ２３の出力を制御する。すなわち、制御部は、ＩＧＢＴ２２，ＩＧＢＴ２３から出力する交流電流のデューティ比を制御してモータ２４に流れる電流値を可変させる。
【００９２】
ステップＳ３４において、制御部は、図示しないセンサによりモータ２４にトルクが発生しているか否かの判断し、トルクが発生している場合は処理をステップＳ３５へと進め、トルクが発生していない場合は処理をステップＳ３８へと進める。
【００９３】
ステップＳ３５において、制御部は、モータ２４にトルクが発生しているため、インバータ２１のＩＧＢＴ２２，ＩＧＢＴ２３のデューティ比を制御してモータ２４にトルクが発生しない程度の電流値にして、トルクの発生を停止させる。つまり定電流制御から、定電圧制御へとモータ２４の制御手段を変更する。
【００９４】
次のステップＳ３６において、制御部は、電圧センサ１７で検出される燃料電池１０の電圧を検出し、燃料電池１０の電圧が所定の電圧、例えば、燃料電池１０に定められた下限電圧値より小さくなくなったら処理をステップＳ３７に進め、燃料電池１０の電圧が所定の電圧より小さい場合、処理をステップＳ３３へと戻す。
【００９５】
ステップＳ３７において、制御部は、電圧センサ１７で検出される燃料電池１０の電圧を検出し、燃料電池１０の電圧が一定の電圧値、例えば、燃料電池１０に定められた下限電圧値以上となるようにインバータ２１のＩＧＢＴ２２，ＩＧＢＴ２３の出力を制御する。すなわち、制御部は、ＩＧＢＴ２２，ＩＧＢＴ２３から出力する交流電流のデューティ比を制御してモータ２４に流れる電流値を可変させる。
【００９６】
次のステップＳ３８において、制御部は、電流センサ１８で検出された燃料電池１０から出力される燃料電池電流を検出し、検出した燃料電池電流値と所定の設定値とを比較する。制御部は、検出した燃料電池電流が設定値以下であった場合処理をステップＳ３９へと進め、設定値以上であった場合は処理をステップＳ３３へと戻す。
【００９７】
このステップＳ３８は、燃料電池１０の放電動作を終了させるための判断をする処理であり、判断の基準となる設定値は、燃料電池発電装置１が搭載されるシステムによって異なっている。
【００９８】
ステップＳ３９において、制御部は、第１リレー１５ａ、１５ｂを開状態にしたオフ状態にすると共に、チョッパー１２のＩＧＢＴ１６、インバータ２１のＩＧＢＴ２２，ＩＧＢＴ２３も開状態にしたオフ状態にし、モータ２４への通電を停止させ、放電動作を終了させる。
【００９９】
次のステップＳ４０において、制御部は、燃料電池システムの停止動作シーケンスを終了させる。
【０１００】
このような第３システム制御処理により動作する燃料電池発電装置２０では、トルクが発生しない程度の燃料電池電流をモータ２４に供給するので燃料電池システム停止後にモータ２４が回転するようなことはなく、安全に燃料電池１０の放電処理を実行することができる。
【０１０１】
また、この燃料電池発電装置２０によれば、モータ２４にはトルクを発生させないので、システム停止時にモータ２４が不意に動作する可能性をなくし、安全性を高めることができる。
【０１０２】
次に、第２参考例を説明する。
［第２参考例としての燃料電池発電装置３０の構成］
図７に、第２参考例としての燃料電池発電装置３０の構成を示す。なお、燃料電池発電装置３０の説明において、上述の参考例及び実施形態と同じ部分は同一符号を付することでその詳細な説明を省略する。
【０１０３】
燃料電池発電装置３０は、チョッパー３１内のＩＧＢＴ１６の後段に配設されたコイル３４及びＩＧＢＴ３２を使用して燃料電池１０から発電した電荷の放電を行う構成となっている。このチョッパー３１の後段には、図示しない負荷やバッテリなどが配設されている。
【０１０４】
この燃料電池発電装置３０では、図示しない制御部により第１リレー１５、ＩＧＢＴ１６及びＩＧＢＴ３２の動作を制御することでシステム停止処理をする。
【０１０５】
『第２参考例に係る燃料電池発電装置３０の動作』
図８及び図９に、燃料電池発電装置３０の燃料電池システム停止時の制御部の第１及び第２システム停止処理の処理手順を示す。
【０１０６】
「第１システム停止処理」
図８に示す第１システム停止処理でのステップＳ４１において、制御部は、燃料電池システムに対する停止動作命令が入力され、停止動作シーケンスであるか否かを判断し、停止動作シーケンスが実行されていると判断した場合は処理をステップＳ４２へと進め、停止動作シーケンスが実行されていないと判断した場合はステップＳ４１の処理を繰り返し実行する。
【０１０７】
ステップＳ４２において、制御部は、リレーボックス１１の２つの第１リレー１５ａ、１５ｂを閉状態にするオン状態に制御する。さらに、制御部は、チョッパー３１のＩＧＢＴ１６，ＩＧＢＴ３２を動作させ、コイル３４に電流を流し、コイル３４にエネルギーとして蓄えることで放電を開始させる。
【０１０８】
ステップＳ４３において、制御部は、電圧センサ１７で検出される燃料電池１０の電圧を検出し、燃料電池１０の電圧が所定の電圧、例えば、燃料電池１０に定められた下限電圧値より小さくなったら処理をステップＳ４４に進め、燃料電池１０の電圧が所定の電圧より大きい場合、ステップＳ４２の動作を保持して放電を継続する。
【０１０９】
ステップＳ４４において、制御部は、第１リレー１５を開状態にしたオフ状態にすると共に、チョッパー３１のＩＧＢＴ１６，ＩＧＢＴ３２も開状態にしたオフ状態にし、コイル３４での放電動作を終了させる。
【０１１０】
ステップＳ４５において、制御部は、燃料電池システムの停止動作シーケンスを終了させる。
【０１１１】
このような第１システム停止処理に従った動作をする燃料電池発電装置３０は、チョッパー３１内に必然的に備えられるコイル３４に燃料電池電流を供給して放電処理をすることで、装置の小型化、低コスト化を実現できる。
【０１１２】
「第２システム停止処理」
図９に示す第２システム停止処理でのステップＳ５１において、制御部は、燃料電池システムに対する停止動作命令が入力され、停止動作シーケンスであるか否かを判断し、停止動作シーケンスが実行されていると判断した場合は処理をステップＳ５２へと進め、停止動作シーケンスが実行されていないと判断した場合はステップＳ５１の処理を繰り返し実行する。
【０１１３】
ステップＳ５２において、制御部は、リレーボックス１１の２つの第１リレー１５ａ、１５ｂを閉状態にしたオン状態に制御する。さらに、制御部は、チョッパー３１のＩＧＢＴ１６，ＩＧＢＴ３２を断続的なデューティー制御をすることで動作させ、コイル３４に電流を流し、コイル３４にエネルギーとして蓄えることで放電を開始させる。
【０１１４】
次のステップＳ５３において、制御部は、電圧センサ１７で検出される燃料電池１０の電圧を検出し、燃料電池１０の電圧が一定の電圧値、例えば、燃料電池１０の下限電圧値以上となるようにチョッパー３１のＩＧＢＴ１６，ＩＧＢＴ３２の出力を制御する。すなわち、制御部は、ＩＧＢＴ１６，ＩＧＢＴ３２から出力する交流電流のデューティ比を制御してコイル３４に流れる電流値を可変させる。
【０１１５】
ステップＳ５４において、制御部は、電流センサ１８で検出された燃料電池１０から出力される燃料電池電流を検出し、所定の設定値と検出した燃料電池電流値とを比較する。検出した燃料電池電流が設定値以下であった場合処理をステップＳ５５へと進め、設定値以上であった場合は処理をステップＳ５３へと戻す。
【０１１６】
このステップＳ５４は、燃料電池１０の放電動作を終了させるための判断をする処理であり、判断の基準となる設定値は、燃料電池発電装置３０が搭載されるシステムによって異なっている。
【０１１７】
ステップＳ５５において、制御部は、第１リレー１５を開状態にしたオフ状態にすると共に、チョッパー３１のＩＧＢＴ１６，ＩＧＢＴ３２も開状態にしたオフ状態にし、コイル３４での放電動作を終了させる。
【０１１８】
ステップＳ５６において、制御部は、燃料電池システムの停止動作シーケンスを終了させる。
【０１１９】
このような第２システム停止処理に従って動作する燃料電池発電装置３０では、ＩＧＢＴ１６，ＩＧＢＴ３２でのデューティ比を制御するデューティ制御することでコイル３４に流れる電流を制御し、迅速かつ確実な放電をすることができる。
【０１２０】
［第２実施形態に係る燃料電池発電装置４０の構成］
図１０に、第２実施形態として本発明を適用した燃料電池発電装置４０の構成を示す。なお、上述の実施形態と同じ部分については同一符号を付することによりその詳細な説明を省略する。
【０１２１】
燃料電池発電装置４０は、第２参考例として示した燃料電池発電装置２０に、インバータ２１にさらに補機モータ用のＩＧＢＴ４２及びＩＧＢＴ４３とが加えられてなるインバータ４１と、ＩＧＢＴ４２，ＩＧＢＴ４３に接続された補機モータ４４とが加えられた構成となっている。この第２実施形態では特に、モータ２４を、燃料電池システムの動力源となる動力モータ２４とする。
【０１２３】
補機モータ４４は、動作モータとして機能する動力モータ２４とは異なり、燃料電池発電装置４０が、例えば、燃料電池車両システムに搭載された際にシステムを構成する他の機能部を駆動させるモータである。
【０１２４】
また、燃料電池発電装置４０には、各部を制御する制御部が備えられており、この制御部は、例えば燃料電池発電装置４０が燃料電池車両システムなどに搭載された際、燃料電池車両システムを統括的に制御する。
【０１２５】
『第２実施形態に係る燃料電池発電装置４０の動作』
図１１に、燃料電池発電装置４０の燃料電池システム停止時の制御部のシステム停止処理の処理手順を示す。
【０１２６】
ステップＳ６１において、制御部は、燃料電池システムに対する停止動作命令が入力され、停止動作シーケンスであるか否かを判断し、停止動作シーケンスが実行されていると判断した場合は処理をステップＳ６２へと進め、停止動作シーケンスが実行されていないと判断した場合はステップＳ６１の処理を繰り返し実行する。
【０１２７】
ステップＳ６２において、制御部は、リレーボックス１１の２つの第１リレー１５ａ、１５ｂを閉状態にしたオン状態に制御する。さらに、制御部は、チョッパー１２のＩＧＢＴ１６を動作させ、さらにインバータ４１の動力モータ２４用のＩＧＢＴ２２及びＩＧＢＴ２３，補機モータ４４用のＩＧＢＴ４２及びＩＧＢＴ４３を断続的なデューティー制御をすることで動作させ、動力モータ２４及び補機モータ４４に通電させることで放電を開始させる。
【０１２８】
次のステップＳ６３において、制御部は、電圧センサ１７で検出される燃料電池１０の電圧を検出し、燃料電池１０の電圧が一定の電圧値、例えば、燃料電池１０に定められた下限電圧値以上となるようにインバータ４１のＩＧＢＴ２２，ＩＧＢＴ２３，ＩＧＢＴ４２，ＩＧＢＴ４３の出力のデューティ比を制御する。このとき、動力モータ２４ではトルクが発生しないように、補機モータ４４ではトルクが発生する程度の電流が流れるようにＩＧＢＴ２２，ＩＧＢＴ２３，ＩＧＢＴ４２，ＩＧＢＴ４３の出力のデューティ比を制御する。
【０１２９】
ステップＳ６４において、制御部は、図示しないセンサにより補機モータ４４、動力モータ２４にトルクが発生しているか否かの判断し、トルクが発生している場合は処理をステップＳ６５へと進め、トルクが発生していない場合は処理をステップＳ６８へと進める。
【０１３０】
ステップＳ６５において、制御部は、動力モータ２４、補機モータ４４にトルクが発生しているため、インバータ４１のＩＧＢＴ２２，ＩＧＢＴ２３，ＩＧＢＴ４２，ＩＧＢＴ４３からの出力のデューティ比を制御して動力モータ２４、補機モータ４４に流れる電流値を小さくして、トルクの発生を停止させる。つまり定電流制御から、定電圧制御へと動力モータ２４、補機モータ４４の制御手段を変更する。
【０１３１】
次のステップＳ６６において、制御部は、電圧センサ１７で検出される燃料電池１０の電圧を検出し、燃料電池１０の電圧が所定の電圧、例えば、燃料電池１０に定められた下限電圧値より小さくなくなったら処理をステップＳ６７に進め、燃料電池１０の電圧が所定の電圧より小さい場合、処理をステップＳ６３へと戻して、動力モータ２４及び補機モータ４４での放電を継続する。
【０１３２】
次のステップＳ６７において、制御部は、電圧センサ１７で検出される燃料電池１０の電圧を検出し、燃料電池１０の電圧が一定の電圧値、例えば、燃料電池１０に定められた下限電圧値以上となるようにインバータ４１のＩＧＢＴ２２，ＩＧＢＴ２３，ＩＧＢＴ４２，ＩＧＢＴ４３の出力のデューティ比を制御する。すなわち、制御部は、ＩＧＢＴ２２，ＩＧＢＴ２３，ＩＧＢＴ４２，ＩＧＢＴ４３から出力する交流電流のデューティ比を制御して動力モータ２４、補機モータ４４に流れる電流値を可変させる。
【０１３３】
次のステップＳ６８において、制御部は、電流センサ１８で検出された燃料電池１０から出力される燃料電池電流を検出し、検出した燃料電池電流値と所定の設定値とを比較する。制御部は、検出した燃料電池電流が設定値以下であった場合処理をステップＳ６９へと進め、設定値以上であった場合は処理をステップＳ６３へと戻す。
【０１３４】
このステップＳ６８は、燃料電池１０の放電動作を終了させるための判断をする処理であり、判断の基準となる設定値は、燃料電池発電装置１が搭載されるシステムによって異なっている。
【０１３５】
ステップＳ６９において、制御部は、第１リレー１５を開状態にしたオフ状態にすると共に、チョッパー１２のＩＧＢＴ１６、インバータ４１のＩＧＢＴ２２，ＩＧＢＴ２３，ＩＧＢＴ４２，ＩＧＢＴ４３も開状態にしたオフ状態にし、動力モータ２４及び補機モータ４４での放電動作を終了させる。
【０１３６】
ステップＳ７０において、制御部は、燃料電池システムの停止動作シーケンスを終了させる。
【０１３７】
このようなシステム停止処理に従って動作する燃料電池発電装置４０は、動力モータ２４及び補機モータ４４の双方で放電処理をすることで、装置の小型化及び低コスト化を実現でき、さらにトルク制御を行い、補機モータ４４にトルクを発生させることで、残留水素の放電を安全且つ効率的に実行することができる。
【０１３８】
なお、制御部は、動力モータ２４と、補機モータ４４の電流消費比率は、モータ２４／補機モータ４４で０％から１００％の間を任意に変更することができる。
【０１３９】
また、制御部は、トルクを与えるモータ、トルクを与えないモータはシステムによって決定しても良い。例えば、動力モータ２４にはトルクを発生させないが、空気取り込み用コンプレッサー用モータや、冷却媒体循環用モータ等の補機モータ４４にはシステム状況に応じてトルクを発生させる。
【０１４０】
更に、この燃料電池発電装置４０によれば、動力モータ２４にはトルクを発生させないので、システム停止時に動力モータ２４が不意に動作する可能性をなくし、安全性を高めることができる。
【０１４１】
［第３実施形態に係る燃料電池発電装置５０の構成］
図１２、第３実施形態として本発明を適用した燃料電池発電装置５０の構成を示す。なお、上述の参考例及び実施形態と同じ部分については同一符号を付することによりその詳細な説明を省略する。
【０１４２】
燃料電池発電装置５０は、第１実施形態として示した燃料電池発電装置２０に、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１と、バッテリー５２と、冷却ポンプ５３とが加えられた構成となっている。
【０１４３】
ＤＣ／ＤＣコンバータ５１は、直流電流を所定の電圧に変換して後段の冷却ポンプ５３へ供給する。
【０１４４】
冷却ポンプ５３は、モータ２４の冷却を行うためのポンプである。この冷却ポンプ５３は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１からの電圧に従って内部モータに通電させ、内部モータの駆動量に応じた冷却水をモータ２４に供給する。なお、ここでは、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１によって動作される装置として冷却ポンプ５３を用いているが、直流電流で動作する装置であればどんなものであってもかまわない。
【０１４５】
また、燃料電池発電装置５０には、当該燃料電池発電装置２０を制御する制御部が備えられており、この制御部は、例えば燃料電池発電装置５０が燃料電池車両システムなどに搭載された際、燃料電池車両システムを統括的に制御する。
【０１４６】
なお、第３実施形態に係る燃料電池発電装置５０では、インバータ２１に代えて図１０に示したような構成のインバータ４１を備えると共に補機モータを備え、冷却ポンプ５３の他の補機を駆動しても良い。
【０１４７】
『第３実施形態に係る燃料電池発電装置５０の動作』
次に燃料電池発電装置５０の動作について図１３に示すフローチャートを用いて説明をする。
【０１４８】
ステップＳ７１において、制御部は、燃料電池システムに対する停止動作命令が入力され、停止動作シーケンスであるか否かを判断し、停止動作シーケンスが実行されていると判断した場合は処理をステップＳ７２へと進め、停止動作シーケンスが実行されていないと判断した場合はステップＳ７１の処理を繰り返し実行する。
【０１４９】
ステップＳ７２において、制御部は、リレーボックス１１の２つの第１リレー１５ａ、１５ｂを閉状態にしたオン状態に制御する。さらに、制御部は、チョッパー１２のＩＧＢＴ１６、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１及び冷却ポンプ５３を動作させる。さらにインバータ２１のＩＧＢＴ２２，ＩＧＢＴ２３をデューティー制御をすることで動作させる。
【０１５０】
これにより、燃料電池発電装置５０では、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１からの電力をバッテリー５２に蓄積すると共に冷却ポンプ５３に供給し、冷却ポンプ５３及びモータ２４に通電することで放電を開始させる。
【０１５１】
次のステップＳ７３において、制御部は、電圧センサ１７で検出される燃料電池１０の電圧を検出し、燃料電池１０の電圧が一定の電圧値、例えば、燃料電池１０の下限電圧値以上となるようにインバータ２１のＩＧＢＴ２２，ＩＧＢＴ２３の出力のデューティ比を制御する。すなわち、制御部は、ＩＧＢＴ２２、ＩＧＢＴ２３から出力する交流電流のデューティ比を制御してモータ２４に流れる電流値を可変させる。
【０１５２】
また、このステップＳ７３において、制御部は、モータ２４にはトルクを発生させないようにＩＧＢＴ２２及びＩＧＢＴ２３をデューティ制御し、冷却ポンプ５３にはトルクを発生させるようにＤＣ／ＤＣコンバータ５１を制御する。
【０１５３】
次のステップＳ７４において、制御部は、電流センサ１８で検出された燃料電池１０から出力される燃料電池電流を検出し、検出した燃料電池電流値と所定の設定値とを比較する。制御部は、検出した燃料電池電流が設定値以下であった場合処理をステップＳ７５へと進め、設定値以上であった場合は処理をステップＳ７３へと戻す。
【０１５４】
このステップＳ７４は、燃料電池１０の放電動作を終了させるための判断をする処理であり、判断の基準となる設定値は、燃料電池発電装置５０が搭載されるシステムによって異なっている。
【０１５５】
ステップＳ７５において、制御部は、第１リレー１５を開状態にしたオフ状態にすると共に、チョッパー１２のＩＧＢＴ１６、インバータ２１のＩＧＢＴ２２，ＩＧＢＴ２３も開状態にしたオフ状態にし、モータ２４、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１及び冷却ポンプ５３の動作を停止させ放電動作を終了させる。
【０１５６】
ステップＳ７６において、制御部は、燃料電池システムの停止動作シーケンスを終了させる。
【０１５７】
このようなシステム停止処理に従って動作する燃料電池発電装置５０では、モータ２４のみならず、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１を動作させてバッテリー５２及び／又は冷却ポンプ５３を駆動させて燃料電池１０の残留水素の放電処理をすることで、効率的な放電処理が実行できる。
【０１５８】
また、この燃料電池発電装置５０によれば、モータ２４にはトルクを発生させずに冷却ポンプ５３でトルクを発生させるので、システム停止時にモータ２４が不意に動作する可能性をなくし、安全性を高めることができる。
【０１５９】
［第４実施形態に係る燃料電池発電装置６０の構成］
図１４に、第４実施形態として本発明を適用した燃料電池発電装置６０の構成を示す。なお、上述の参考例及び実施形態と同じ部分については同一符号を付することによりその詳細な説明を省略する。
【０１６０】
燃料電池発電装置６０は、第３実施形態として示した燃料電池発電装置５０に、チョッパー１２に換えて、第２参考例として示した燃料電池発電装置３０のチョッパー３１から電流センサ１８と、コイル３４とを取り除いた構成のチョッパー６１を適用し、さらに、２つのリレー６３を備えるリレーボックス６２と、二次電池６４とを加えた構成となっている。
【０１６１】
また、燃料電池発電装置６０には、当該燃料電池発電装置６０を制御する制御部が備えられており、この制御部は、例えば燃料電池発電装置６０が燃料電池車両システムなどに搭載された際、燃料電池車両システムを統括的に制御する。
【０１６２】
なお、第３実施形態に係る燃料電池発電装置５０では、インバータ２１に代えて図１０に示したような構成のインバータ４１を備えると共に補機モータを備え、冷却ポンプ５３の他の補機を駆動しても良い。
【０１６３】
『第４実施形態に係る燃料電池発電装置６０の動作』
次に燃料電池発電装置６０の動作について図１５に示すフローチャートを用いて説明をする。
【０１６４】
ステップＳ８１において、制御部は、燃料電池システムに対する停止動作命令が入力され、停止動作シーケンスであるか否かを判断し、停止動作シーケンスが実行されていると判断した場合は処理をステップＳ８２へと進め、停止動作シーケンスが実行されていないと判断した場合はステップＳ８１の処理を繰り返し実行する。
【０１６５】
ステップＳ８２において、制御部は、図示しないセンサで検出された二次電池６４の蓄電率（ＳＯＣ）を検出し、満充電状態であるか否かを判断する。満充電状態でなければ処理をステップＳ８３へと進め、満充電状態であれば処理をステップＳ８７へと進める。
【０１６６】
ステップＳ８３において、制御部は、リレーボックス１１の２つの第１リレー１５ａ、１５ｂ及びリレーボックス６２の２つのリレー６３を閉状態にしたオン状態に制御する。さらに、制御部は、チョッパー１２のＩＧＢＴ１６をデューティー制御をすることで動作させる。同時に制御部は、インバータ２１のＩＧＢＴ２２，ＩＧＢＴ２３を開き、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１、冷却ポンプ５３の動作も停止させ、二次電池６４を充電することで放電を開始させる。
【０１６７】
次のステップＳ８４において、制御部は、図示しないセンサで検出された二次電池６４の蓄電量を検出し、満充電状態であるか否かを判断する。満充電状態でなければ処理をステップＳ８５へと進め、満充電状態であれば処理をステップＳ８７へと進める。
【０１６８】
ステップＳ８５において、制御部は、電圧センサ１７で検出される燃料電池１０の電圧を検出し、燃料電池１０の電圧が一定の電圧値、例えば、燃料電池１０の下限電圧値以上となるようにチョッパー６１のＩＧＢＴ１６，ＩＧＢＴ３２の出力を制御して、電流調整と電圧調整をする。
【０１６９】
ステップＳ８６において、制御部は、電流センサ１８で検出された燃料電池１０から出力される燃料電池電流を検出し、検出した燃料電池電流値と所定の設定値とを比較する。制御部は、検出した燃料電池電流が設定値以下であった場合処理をステップＳ９０へと進め、設定値以上であった場合は処理をステップＳ８４へと戻す。
【０１７０】
ステップＳ８７において、制御部は、リレーボックス１１の２つの第１リレー１５ａ、１５ｂを閉状態にしたオン状態に制御する。さらに、制御部は、チョッパー６１のＩＧＢＴ１６を動作させ、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１を動作させ冷却ポンプ５３を動作させる。さらに制御部は、インバータ２１のＩＧＢＴ２２，ＩＧＢＴ２３をデューティー制御をすることで動作させ、モータ２４に通電することで放電を開始させる。更にまた、制御部は、リレーボックス６２の２つのリレー６３をオフ状態にして二次電池６４への電力蓄積を停止する。
【０１７１】
これにより、燃料電池発電装置６０は、ＳＯＣが１００％以上であるので二次電池６４への充電を行わない状態とし、モータ２４及び／又は冷却ポンプ５３での放電を行う。
【０１７２】
次のステップＳ８８において、制御部は、電圧センサ１７で検出される燃料電池１０の電圧を検出し、燃料電池１０の電圧が一定の電圧値、例えば、燃料電池１０の下限電圧値以上となるようにインバータ２１のＩＧＢＴ２２，ＩＧＢＴ２３の出力のデューティ比を制御する。すなわち、制御部は、ＩＧＢＴ２２，ＩＧＢＴ２３から出力する交流電流のデューティ比を制御してモータ２４に流れる電流値を可変させる。
【０１７３】
次のステップＳ８９において、制御部は、電流センサ１８で検出された燃料電池１０から出力される燃料電池電流を検出し、所定の設定値と検出した燃料電池電流値とを比較する。制御部は、検出した燃料電池電流が設定値以下であった場合処理をステップＳ９０へと進め、設定値以上であった場合は処理をステップＳ８８へと戻す。
【０１７４】
このステップＳ８９は、燃料電池１０の放電動作を終了させるための判断をする処理であり、判断の基準となる設定値は、燃料電池発電装置６０が搭載されるシステムによって異なっている。
【０１７５】
ステップＳ９０において、制御部は、リレーボックス１１の第１リレー１５、リレーボックス６２のリレー６３を開いたオフ状態にすると共に、チョッパー６１のＩＧＢＴ１６，ＩＧＢＴ３２、インバータ２１のＩＧＢＴ２２，ＩＧＢＴ２３も開状態にしたオフ状態にし、モータ２４への通電、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１、冷却ポンプ５３の動作を停止させ放電動作を終了させる。
【０１７６】
ステップＳ９１において、制御部は、燃料電池システムの停止動作シーケンスを終了させる。
【０１７７】
このようなシステム停止処理に従って動作する燃料電池発電装置６０では、燃料電池発電装置５０に二次電池を付加し、二次電池でも燃料電池１０の放電処理を実行することでエネルギーの有効利用をすることができる。
【０１７８】
なお、モータ２４と、補機モータ４４の電流消費比率は、モータ２４／補機モータ４４で０％から１００％の間を任意に変更することができる。
【０１７９】
［本発明を適用した他の実施形態］
上述したように本発明を適用した第１実施形態乃至第４実施形態では、残留水素を除去するための放電処理について説明したが、以下に示すように本発明を適用した第１実施形態乃至第４実施形態の燃料電池発電装置のいずれかを搭載したシステムの運転停止後、燃料改質装置で生成された水素の除去をする際に本発明を適用してもよい。
【０１８０】
例えば、図１６に示すように改質反応部７１とＣＯ除去部７２と、燃焼部７３とを備える燃料改質装置が燃料電池１０に接続されているとする。燃料改質装置には燃料タンク７４から天然ガスやメタノールなどの燃料が供給される。
【０１８１】
燃料タンク７４から改質反応器７１に供給される燃料は、改質反応部７１で水素に改質され、ＣＯ除去部７２でＣＯが除去され、ＣＯを除去された水素が燃料電池１０に供給される。燃料電池１０で使用されなかった水素は再び燃料改質装置７１に戻され、燃焼部７３で燃やされ、排気される。
【０１８２】
このような燃料改質装置では、システム停止処理シーケンス中に、燃料改質装置内部や配管などに残った燃料を処理するために、改質反応部７１で水素に改質させ水素を発生させる。
【０１８３】
システム停止処理シーケンス中に燃料改質装置で発生した水素は、燃料電池１０へ供給され、上述した本発明を適用した第１実施形態乃至第４実施形態の燃料電池発電装置で放電処理をすることができる。
【０１８４】
また、図１７及び図１８に示すように燃料電池１０に水素貯蔵装置７５から水素がダイレクトに供給される構成の場合、本発明を適用した第１実施形態乃至第４実施形態の燃料電池発電装置のいずれかを搭載したシステムが停止動作シーケンスへと移行すると、燃料電池１０で使用されなかった水素は、上述した本発明を適用した第１実施形態乃至第４実施形態の燃料電池発電装置で放電処理をすることができる。
【０１８５】
なお、上述の実施の形態は本発明の一例である。このため、本発明は、上述の実施形態に限定されることはなく、この実施の形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１参考例として示す燃料電池発電装置の要部構成を説明するためのブロック図である。
【図２】  同燃料電池発電装置の燃料電池内に残留した水素の放電処理動作について説明するためのフローチャートである。
【図３】  本発明の第１の実施の形態として示す燃料電池発電装置の要部構成を説明するためのブロック図である。
【図４】  同燃料電池発電装置の燃料電池内に残留した水素の第１の放電処理動作について説明するためのフローチャートである。
【図５】  同燃料電池発電装置の燃料電池内に残留した水素の第２の放電処理動作について説明するためのフローチャートである。
【図６】  同燃料電池発電装置の燃料電池内に残留した水素の第３の放電処理動作について説明するためのフローチャートである。
【図７】  本発明の第２参考例として示す燃料電池発電装置の要部構成を説明するためのブロック図である。
【図８】  同燃料電池発電装置の燃料電池内に残留した水素の第１の放電処理動作について説明するためのフローチャートである。
【図９】  同燃料電池発電装置の燃料電池内に残留した水素の第２の放電処理動作について説明するためのフローチャートである。
【図１０】  本発明の第２の実施の形態として示す燃料電池発電装置の要部構成を説明するためのブロック図である。
【図１１】  同燃料電池発電装置の燃料電池内に残留した水素の放電処理動作について説明するためのフローチャートである。
【図１２】  本発明の第３の実施の形態として示す燃料電池発電装置の要部構成を説明するためのブロック図である。
【図１３】  同燃料電池発電装置の燃料電池内に残留した水素の放電処理動作について説明するためのフローチャートである。
【図１４】  本発明の第４の実施の形態として示す燃料電池発電装置の要部構成を説明するためのブロック図である。
【図１５】  同燃料電池発電装置の燃料電池内に残留した水素の放電処理動作について説明するためのフローチャートである。
【図１６】  燃料改質装置の要部構成を説明するためのブロック図である。
【図１７】  本発明の実施の形態として示す燃料電池発電装置において、水素を直接、燃料電池に供給する様子を説明するための第１のブロック図である。
【図１８】  本発明の実施の形態として示す燃料電池発電装置において、水素を直接、燃料電池に供給する様子を説明するための第２のブロック図である。
【図１９】  従来の技術として示す燃料電池発電装置の要部構成を説明するためのブロック図である。
【符号の説明】
１，２０，３０，４０，５０，６０  燃料電池発電装置
１０  燃料電池
１１  リレーボックス
１２  チョッパー
１３  第２リレー
１４  放電抵抗
１５  第１リレー
１６  ＩＧＢＴ
１７  電圧センサ
１８  電流センサ
２１  インバータ
２２  ＩＧＢＴ
２３  ＩＧＢＴ
２４  動力モータ
３２  ＩＧＢＴ
３１  チョッパー
３４  コイル
４１  インバータ
４２  ＩＧＢＴ
４３  ＩＧＢＴ
４４  補機モータ
５１  ＤＣ／ＤＣコンバータ
５２  バッテリー５３  冷却ポンプ
６１  チョッパー
６２  リレーボックス
６３  リレー
６４  二次電池
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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