專利名稱：燃料電池系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種作為燃料電池與蓄電設(shè)備的并列系統(tǒng)的燃料電池系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
近年來，開發(fā)出了種種作為燃料電池與蓄電設(shè)備的并列系統(tǒng)的燃料電池系統(tǒng)(參照例如特開2004-71260號(hào)公報(bào))。這里，圖14中顯示了以前的燃料電池系統(tǒng)的一構(gòu)成例。
圖14中所示的燃料電池系統(tǒng)，是燃料電池與蓄電設(shè)備的并聯(lián)系統(tǒng)，具有燃料電池組1、燃料供給部2、作為蓄電設(shè)備的二次電池3、DC/DC轉(zhuǎn)換器4、及防倒流二極管5。燃料供給部2定期將給定量的燃料提供給燃料電池組1，同時(shí)將燃料電池組1中未使用的燃料回收。燃料電池組1的輸出端與防倒流二極管5的陽極相連接，二次電池3的正極與DC/DC轉(zhuǎn)換器4的輸入端相連接。另外，防倒流二極管5的陰極與DC/DC轉(zhuǎn)換器4的輸出端共通連接，并連接負(fù)載6。
由于燃料供給部2定期將給定量的燃料提供給燃料電池組1，因此，燃料電池組1的電流-電壓特性以及電流-電能特性如圖15所示。圖15中的TI-V、TI-P分別表示燃料電池組1的輸出電流-輸出電壓特性曲線、燃料電池組1的輸出電流-輸出電能(power)特性曲線。
燃料電池組1的輸出電壓對(duì)應(yīng)于輸出電流而變化，輸出電流越增加，輸出電壓就越下降。在輸出電能最大時(shí)的輸出電流的值Ipmax是由燃料供給部2提供給燃料電池組1的燃料量所決定的。在大于Ipmax的電流區(qū)域，燃料電池組1的動(dòng)作不穩(wěn)定，如果在大于Ipmax的電流區(qū)域繼續(xù)讓燃料電池組1進(jìn)行工作，就會(huì)降低燃料電池組1的壽命。因此，以前的燃料電池系統(tǒng)中，由于負(fù)載6的狀態(tài)，有可能會(huì)讓燃料電池組1在大于Ipmax的電流區(qū)域繼續(xù)工作。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種不會(huì)發(fā)生燃料電池的壽命降低的燃料電池系統(tǒng)。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)，是燃料電池與蓄電設(shè)備的并聯(lián)系統(tǒng)，包括上述燃料電池、燃料供給部、上述蓄電設(shè)備、及DC/DC轉(zhuǎn)換器。上述燃料供給部向上述燃料電池供給燃料。上述DC/DC轉(zhuǎn)換器，將上述蓄電設(shè)備的輸出電壓變換成給定的電壓并輸出。上述給定的電壓，為上述燃料電池的輸出電能(power)最大時(shí)的上述燃料電池的輸出電壓的值以上。上述蓄電設(shè)備，可以列舉出例如二次電池或雙電荷層電容器等。
通過這樣的構(gòu)成，上述給定的電壓，為在上述燃料電池的輸出電能為最大時(shí)的上述燃料電池的輸出電壓的值以上，因此，在比上述燃料電池的輸出電能為最大時(shí)的上述燃料電池的輸出電壓的值小的電壓區(qū)域，上述燃料電池不會(huì)工作，因此，燃料電池的壽命不會(huì)降低。
另外，可以讓上述燃料供給部，定期將給定量的燃料提供給上述燃料電池，同時(shí)，將上述燃料電池中未使用的燃料回收。通過這樣，能夠?qū)ξ词褂玫娜剂线M(jìn)行再利用。
另外，可以讓上述燃料供給部，將基于上述燃料電池系統(tǒng)的輸出的電能作為動(dòng)作電源。通過這樣，不需要另外設(shè)置燃料供給部用電源。
另外，從提高燃料電池系統(tǒng)的效率的觀點(diǎn)出發(fā)，最好讓上述燃料電池的輸出端與上述DC/DC轉(zhuǎn)換器直接連接。通過這樣的構(gòu)成，由于上述燃料電池的輸出側(cè)沒有連接防倒流二極管，因此，能夠讓燃料電池系統(tǒng)的效率提高相當(dāng)于防倒流二極管中的電能損耗。
另外，還可以具有對(duì)上述DC/DC轉(zhuǎn)換器的動(dòng)作進(jìn)行ON/OFF控制的ON/OFF控制電路；上述ON/OFF控制電路，在上述燃料電池的輸出電壓大于給定值的情況下，控制上述DC/DC轉(zhuǎn)換器的動(dòng)作為OFF，在上述燃料電池的輸出電壓不大于上述給定值的情況下，控制上述DC/DC轉(zhuǎn)換器的動(dòng)作為ON。另外，上述給定值是稍大于上述給定電壓的值。
通過這樣的構(gòu)成，只在上述DC/DC轉(zhuǎn)換器對(duì)外部負(fù)載進(jìn)行供電時(shí)，上述DC/DC轉(zhuǎn)換器才進(jìn)行工作，因此，在上述DC/DC轉(zhuǎn)換器不對(duì)外部負(fù)載進(jìn)行供電時(shí)，上述雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器中不會(huì)消耗無用電能，從而能夠提高燃料電池系統(tǒng)的效率。
另外，還可以具有負(fù)載電能檢測部、輸出電能判斷部、及供給燃料量控制部。上述負(fù)載電能檢測部，檢測出作為外部負(fù)載向燃料電池系統(tǒng)所要求的電能的負(fù)載電能。上述輸出電能判斷部，判斷是否正在從上述DC/DC轉(zhuǎn)換器向上述外部負(fù)載供電。上述供給燃料量控制部，被輸入上述負(fù)載電能檢測部的檢測結(jié)果以及上述輸出電能判斷部的判斷結(jié)果，如果不管上述負(fù)載電能是否不滿閾值，都從上述雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器向上述外部負(fù)載供電，則控制上述燃料供給部向上述燃料電池供給燃料。
通過這樣的構(gòu)成，如果不管上述負(fù)載電能是否不滿閾值，都從上述雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器向上述外部負(fù)載供電，便向上述燃料電池供給燃料，因此，能夠解除燃料電池的燃料不足。
另外，為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)，是燃料電池與蓄電設(shè)備的并聯(lián)系統(tǒng)，包括上述燃料電池、上述蓄電設(shè)備、及燃料電池電流限制部。上述燃料電池電流限制部，將上述燃料電池的輸出電流限制為限制值以下。上述限制值，為在穩(wěn)定工作狀態(tài)下的使用經(jīng)過了給定的時(shí)間之后，與初始狀態(tài)相比產(chǎn)生了輸出降低時(shí)，上述燃料電池的穩(wěn)定工作狀態(tài)下的輸出電能最大時(shí)的上述燃料電池的輸出電流的值以下。上述蓄電設(shè)備，可以列舉出例如二次電池或雙電荷層電容器等。
由于上述限制值，被設(shè)定為穩(wěn)定工作狀態(tài)下的輸出電能最大時(shí)的上述燃料電池的輸出電流的值以下，因此，在大于上述燃料電池的穩(wěn)定工作狀態(tài)下的輸出電能最大時(shí)的上述燃料電池的輸出電流值的電流區(qū)域中，上述燃料電池不會(huì)工作。通過這樣，上述燃料電池的壽命不會(huì)降低。另外，由于上述限制值，被設(shè)定為在穩(wěn)定工作狀態(tài)下的使用經(jīng)過了給定的時(shí)間之后，與初始狀態(tài)相比產(chǎn)生了輸出降低時(shí)，上述燃料電池的穩(wěn)定工作狀態(tài)下的輸出電能最大時(shí)的上述燃料電池的輸出電流的值以下，因此，即使在穩(wěn)定工作狀態(tài)下的使用經(jīng)過了給定的時(shí)間之后，與初始狀態(tài)相比產(chǎn)生了輸出降低時(shí)，也能夠讓上述燃料電池在穩(wěn)定區(qū)域進(jìn)行工作。
另外，為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)，是燃料電池與蓄電設(shè)備的并聯(lián)系統(tǒng)，包括上述燃料電池、上述蓄電設(shè)備、及燃料電池電壓限制部。上述燃料電池電壓限制部，將上述燃料電池的輸出電壓限制為限制值以上。上述限制值，為上述燃料電池的穩(wěn)定工作狀態(tài)下的輸出電能最大時(shí)的上述燃料電池的輸出電壓的值以上。上述蓄電設(shè)備，可以列舉出例如二次電池或雙電荷層電容器等。
由于將上述限制值，設(shè)定為上述燃料電池的穩(wěn)定工作狀態(tài)下的輸出電能最大時(shí)的上述燃料電池的輸出電壓的值以上，因此，在小于上述燃料電池的穩(wěn)定工作狀態(tài)下的輸出電能最大時(shí)的上述燃料電池的輸出電壓的值的電壓區(qū)域中，上述燃料電池不會(huì)工作。通過這樣，上述燃料電池的壽命不會(huì)降低。另外，即使在穩(wěn)定工作狀態(tài)下的使用經(jīng)過了給定的時(shí)間之后，與初始狀態(tài)相比產(chǎn)生了輸出降低時(shí)，也能夠讓上述燃料電池在穩(wěn)定區(qū)域進(jìn)行工作。
另外，為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)，是燃料電池與蓄電設(shè)備的并聯(lián)系統(tǒng)，包括上述燃料電池、上述蓄電設(shè)備、燃料電池電流限制部、及燃料電池電壓限制部。上述燃料電池電流限制部，將上述燃料電池的輸出電流限制為第1限制值以下。上述燃料電池電壓限制部，將上述燃料電池的輸出電壓限制為第2限制值以上。上述第1限制值，為在穩(wěn)定工作狀態(tài)下的使用經(jīng)過了給定的時(shí)間之后，與初始狀態(tài)相比產(chǎn)生了輸出降低時(shí)，上述燃料電池的穩(wěn)定工作狀態(tài)下的輸出電能最大時(shí)的上述燃料電池的輸出電流的值以下。上述第2限制值，為上述燃料電池的穩(wěn)定工作狀態(tài)下的輸出電能最大時(shí)的上述燃料電池的輸出電壓的值以上。上述蓄電設(shè)備，可以列舉出例如二次電池或雙電荷層電容器等。
通過這樣的構(gòu)成，在穩(wěn)定工作狀態(tài)下的使用經(jīng)過了給定的時(shí)間，與初始狀態(tài)相比產(chǎn)生了輸出降低之前，以及在穩(wěn)定工作狀態(tài)下的使用經(jīng)過了給定的時(shí)間，與初始狀態(tài)相比產(chǎn)生了輸出降低之后，上述燃料電池的壽命都不會(huì)降低。另外，即使在初始狀態(tài)也能夠充分發(fā)揮上述燃料電池的電能，并且即使在長時(shí)間使用之后，也能夠防止上述燃料電池的輸出電能的大幅下降。
另外，為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)，是燃料電池與蓄電設(shè)備的并聯(lián)系統(tǒng)，包括上述燃料電池、上述蓄電設(shè)備、DC/DC轉(zhuǎn)換器、充電電路、及控制部。上述DC/DC轉(zhuǎn)換器，變換上述蓄電設(shè)備的輸出電壓。上述充電電路，使用上述燃料電池的輸出對(duì)上述蓄電設(shè)備進(jìn)行充電。上述控制部，通過上述DC/DC轉(zhuǎn)換器以及上述充電電路的電能控制，讓上述燃料電池的動(dòng)作點(diǎn)為最大輸出電能動(dòng)作點(diǎn)。上述蓄電設(shè)備，可以列舉出例如二次電池或雙電荷層電容器等。
通過這樣的構(gòu)成，由于上述燃料電池常時(shí)輸出最大電能，因此，能夠最大限度發(fā)揮上述燃料電池的能力，同時(shí)讓上述燃料電池常時(shí)在穩(wěn)定區(qū)域進(jìn)行工作。


圖1為說明本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)的一個(gè)構(gòu)成例的圖。
圖2為說明DC/DC轉(zhuǎn)換器的輸出電壓設(shè)定值與燃料電池系統(tǒng)的輸出電壓之間的關(guān)系的圖。
圖3為說明本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)的另一個(gè)構(gòu)成例的圖。
圖4為說明本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)的另一個(gè)構(gòu)成例的圖。
圖5為說明燃料電池組的電流-電壓特性以及電流-電能特性的圖。
圖6為說明具有燃料電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器的類型的本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)的一構(gòu)成例的圖。
圖7為說明燃料電池組的電流-電壓特性以及電流-電能特性的圖。
圖8為說明具有燃料電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器的類型的本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)的一構(gòu)成例的圖。
圖9為說明燃料電池組的電流-電壓特性以及電流-電能特性的圖。
圖10為說明具有燃料電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器的類型的本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)的另一構(gòu)成例的圖。
圖11為說明燃料電池組的電流-電壓特性以及電流-電能特性的圖。
圖12為說明具有燃料電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器的類型的本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)的另一構(gòu)成例的圖。
圖13為說明燃料電池組的電流-電壓特性以及電流-電能特性的圖。
圖14為說明以前的燃料電池系統(tǒng)的一構(gòu)成例的圖。
圖15為說明燃料電池組的電流-電壓特性以及電流-電能特性的圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)的一構(gòu)成例如圖1所示。另外，圖1中給和圖14中相同的部分標(biāo)注相同的符號(hào)。
圖1中所示的本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)，是燃料電池與蓄電設(shè)備的并聯(lián)系統(tǒng)，具有燃料電池組1、燃料供給部2、作為蓄電設(shè)備的二次電池3、及DC/DC轉(zhuǎn)換器4。燃料供給部2，定期將給定量的燃料提供給燃料電池組1，同時(shí)，回收燃料電池組1中尚未使用的燃料。另外，二次電池3的正極與DC/DC轉(zhuǎn)換器4的輸入端相連接。另外，燃料電池組1的輸出端與DC/DC轉(zhuǎn)換器4的另一端共通連接，并與負(fù)載6相連接。
另外，燃料供給部2，將基于燃料電池系統(tǒng)的輸出的電能作為動(dòng)作電源。也即，圖1中為了便于說明而將燃料供給部2與負(fù)載6分開顯示，但實(shí)際上燃料供給部2構(gòu)成負(fù)載6的一部分。
這里，對(duì)照圖2，對(duì)DC/DC轉(zhuǎn)換器4的輸出電壓設(shè)定值Vop與燃料電池組1的輸出電壓之間的關(guān)系進(jìn)行說明。另外，圖2中給和圖15中相同的部分標(biāo)注相同的符號(hào)，省略其詳細(xì)說明。本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)中，將DC/DC轉(zhuǎn)換器4的輸出電壓設(shè)定值Vop，設(shè)定為在燃料電池組1的輸出電能最大時(shí)的燃料電池組1的輸出電壓的值Vmin以上。
由于圖1中所示的本發(fā)明的相關(guān)燃料電池系統(tǒng)，是燃料電池與作為蓄電設(shè)備的二次電池的并聯(lián)系統(tǒng)，因此，只從燃料電池組1與DC/DC轉(zhuǎn)換器4中的輸出電壓較高一方向負(fù)載6供電，在燃料電池組1與DC/DC轉(zhuǎn)換器4的輸出電壓相等的情況下，從燃料電池組1與DC/DC轉(zhuǎn)換器4雙方向負(fù)載6供電。
本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)，在負(fù)載6是輕負(fù)載的情況下，燃料電池組1的輸出電壓變得比DC/DC轉(zhuǎn)換器4的輸出電壓高，只從燃料電池組1向負(fù)載6供電。如果負(fù)載6的負(fù)荷增加，從負(fù)載6所要求的電能增大，則燃料電池組1的輸出電能也相應(yīng)的增大，因此，燃料電池組1的輸出電壓減少。而后，如果負(fù)載6的負(fù)荷增大，燃料電池組1的輸出電壓變得與DC/DC轉(zhuǎn)換器4的輸出電壓相等，便從燃料電池組1與DC/DC轉(zhuǎn)換器4雙方向負(fù)載6供電。之后，即使負(fù)載6的負(fù)荷進(jìn)一步增大，從負(fù)載6所要求的電能增大，燃料電池組1的輸出電壓也不會(huì)變得比DC/DC轉(zhuǎn)換器4的輸出電壓設(shè)定值Vop小，通過二次電池3的輸出電能來對(duì)燃料電池組1的輸出電能相對(duì)于負(fù)載6所要求的電能不足的部分進(jìn)行補(bǔ)償。
這樣，本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)，由于將DC/DC轉(zhuǎn)換器4的輸出電壓設(shè)定值Vop，設(shè)定為在燃料電池組1的輸出電能最大時(shí)的燃料電池組1的輸出電壓的值Vmin以上，因此，在比Vmin小的電壓區(qū)域(＝比Ipmax大的電流區(qū)域)中，燃料電池組1不會(huì)工作。通過這樣，燃料電池組1的壽命不會(huì)發(fā)生下降。
另外，從提高燃料電池系統(tǒng)的效率的觀點(diǎn)出發(fā)，圖1中所示的本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)，采用了沒有設(shè)置防倒流二極管5這種與圖14中所示的以前的燃料電池系統(tǒng)不同的構(gòu)成。由于燃料電池組1不會(huì)向二次電池那樣進(jìn)行逆充電(從電壓較高的電池向電壓較低的電池充電)，因此，即使不設(shè)置防倒流二極管也不會(huì)發(fā)生什么問題。這樣，通過不設(shè)置防倒流二極管，能夠讓燃料電池系統(tǒng)的效率提高相當(dāng)于防倒流二極管中的電能損耗。
如上所述，燃料電池系統(tǒng)中最好采用不設(shè)置防倒流二極管的構(gòu)成，但設(shè)有防倒流二極管的燃料電池系統(tǒng)中也能夠使用本發(fā)明。圖14中所示的設(shè)有防倒流二極管的燃料電池系統(tǒng)中，如果將DC/DC轉(zhuǎn)換器4的輸出電壓設(shè)定值Vop，設(shè)定為在燃料電池組1的輸出電能最大時(shí)的燃料電池組1的輸出電壓的值Vmin以上，則由于燃料電池組1的輸出電壓小于DC/DC轉(zhuǎn)換器4的輸出電壓設(shè)定值Vop與防倒流二極管的順向電壓Vf相加所得到的值，因此，在比Vmin小的電壓區(qū)域(＝比Ipmax大的電流區(qū)域)中，燃料電池組1不會(huì)工作。因此燃料電池組1的壽命不會(huì)發(fā)生下降。
接下來，本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)的另一個(gè)構(gòu)成例如圖3所示，另外，圖3中給和圖1相同的部分標(biāo)注相同的符號(hào)，省略其詳細(xì)說明。另外，圖3中所示的燃料電池系統(tǒng)中，與圖1中所示的燃料電池系統(tǒng)相同，將DC/DC轉(zhuǎn)換器4的輸出電壓設(shè)定值Vop，設(shè)定為在燃料電池組1的輸出電能最大時(shí)的燃料電池組1的輸出電壓的值Vmin以上。
圖3中所示的燃料電池系統(tǒng)，在圖1中所示的燃料電池系統(tǒng)中新設(shè)置了ON/OFF控制電路7。ON/OFF控制電路7檢測出燃料電池組1的輸出電壓，判斷燃料電池組1的輸出電壓是否大于給定值。之后，如果燃料電池組1的輸出電壓大于給定值，ON/OFF控制電路7便停止DC/DC轉(zhuǎn)換器4的電壓變換動(dòng)作，如果燃料電池組1的輸出電壓不大于給定值，則在DC/DC轉(zhuǎn)換器4中進(jìn)行電壓變換動(dòng)作。這里，給定值是比DC/DC轉(zhuǎn)換器4的輸出電壓設(shè)定值Vop稍大的值。
通過這樣，只在DC/DC轉(zhuǎn)換器4向負(fù)載6供電時(shí)，讓DC/DC轉(zhuǎn)換器4工作，因此，在DC/DC轉(zhuǎn)換器4不對(duì)負(fù)載6進(jìn)行供電時(shí)，DC/DC轉(zhuǎn)換器中不會(huì)消耗無用電能，從而能夠提高燃料電池系統(tǒng)的效率。
另外，即使是設(shè)有防倒流二極管的燃料電池系統(tǒng)，通過如上設(shè)置ON/OFF控制電路7，在DC/DC轉(zhuǎn)換器4不對(duì)負(fù)載6進(jìn)行供電時(shí)，DC/DC轉(zhuǎn)換器4中也不會(huì)消耗無用電能，從而能夠提高燃料電池系統(tǒng)的效率。但是，從提高燃料電池系統(tǒng)的效率的觀點(diǎn)出發(fā)，最好是沒有設(shè)置如圖3所示的防倒流二極管的構(gòu)成。
另外，圖3中所示的燃料電池系統(tǒng)中，如果不將DC/DC轉(zhuǎn)換器4的輸出電壓設(shè)定值Vop，設(shè)定為在燃料電池組1的輸出電能最大時(shí)的燃料電池組1的輸出電壓的值Vmin以上，就有可能降低燃料電池的壽命，從而無法實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，但由于設(shè)置了ON/OFF控制電路7，因此能夠提高燃料電池系統(tǒng)的效率。如果是燃料電池與蓄電設(shè)備的并聯(lián)系統(tǒng)的這種燃料電池系統(tǒng)，則并不僅限于圖3中所示的構(gòu)成，通過設(shè)置ON/OFF控制電路7，能夠提高燃料電池系統(tǒng)的效率。
接下來，本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)的另一個(gè)構(gòu)成例如圖4所示，另外，圖4中給和圖1相同的部分標(biāo)注相同的符號(hào)，省略其詳細(xì)說明。另外，圖4中所示的燃料電池系統(tǒng)中，與圖1中所示的燃料電池系統(tǒng)相同，將DC/DC轉(zhuǎn)換器4的輸出電壓設(shè)定值Vop，設(shè)定為在燃料電池組1的輸出電能最大時(shí)的燃料電池組1的輸出電壓的值Vmin以上。
另外，燃料電池組1的電流-電壓特性以及電流-電能特性如圖5所示。另外，圖5中給和圖2相同的部分標(biāo)注相同的符號(hào)。即使定期向燃料電池組1提供給定量的燃料，由于未使用燃料的回收損耗、周邊溫度的上升等引起的蒸發(fā)等原因，燃料濃度發(fā)生變化。這樣，如果燃料濃度變稀，燃料電池組1的輸出電流-輸出電壓特性曲線、燃料電池組1的輸出電流-輸出電能特性曲線分別變?yōu)門I-V’、TI-P’，從燃料電池組1所能夠獲得的電能比設(shè)計(jì)規(guī)格還要小。這樣的狀態(tài)稱作燃料不足。
圖4中所示的燃料電池系統(tǒng)，在圖1所示的燃料電池系統(tǒng)中新設(shè)置了負(fù)載電能檢測部8、輸出電能判斷部9、及供給燃料量控制部10。
負(fù)載電能檢測部8，檢測出負(fù)載6向燃料電池系統(tǒng)所要求的電能(以下稱作負(fù)載電能)，將該檢測結(jié)果輸出給供給燃料量控制部10。例如負(fù)載6是DC/DC轉(zhuǎn)換器的情況下，由于該DC/DC轉(zhuǎn)換器的輸出電壓被固定為給定的設(shè)定值，因此，通過檢測出該DC/DC轉(zhuǎn)換器的輸出電流，負(fù)載電能檢測部8能夠檢測出負(fù)載電能。
輸出電能判斷部9，判斷是否從DC/DC轉(zhuǎn)換器4向負(fù)載6供電，將該判斷結(jié)果輸出給供給燃料量控制部10。輸出電能判斷部9，檢測出DC/DC轉(zhuǎn)換器4的輸入電流或輸出電流，如果該所檢測出的電流的值不為0，則判斷為從DC/DC轉(zhuǎn)換器4向負(fù)載6供電，如果所檢測出的電流的值為0，則判斷為不從DC/DC轉(zhuǎn)換器4向負(fù)載6供電。
供給燃料控制部10，不管負(fù)載電能是否達(dá)到了閾值Pth，如果從DC/DC轉(zhuǎn)換器4向負(fù)載6供電，則判斷燃料電池的燃料不足，即使是不定期的，也控制燃料供給部2向燃料電池組1供給燃料。另外，在I0以上且不足Iop的電流區(qū)域中，不管負(fù)載電能是否不滿閾值Pth，都從DC/DC轉(zhuǎn)換器4向負(fù)載6供電。另外，在開始從DC/DC轉(zhuǎn)換器4向負(fù)載6供電時(shí)的負(fù)載電能越小，燃料電池的燃料不足量就越大，因此最好增加供給燃料量。
在供給燃料量控制部10在不管負(fù)載電能是否不滿閾值Pth，都從DC/DC轉(zhuǎn)換器4向負(fù)載6供電的情況下，判斷為燃料電池的燃料不足，即使是不定期的，都控制燃料供給部2向燃料電池組1供給燃料，因此能夠解除燃料電池的燃料不足。
另外，即使是設(shè)有防倒流二極管的燃料電池系統(tǒng)，通過如上設(shè)置負(fù)載電能檢測部8、輸出電能判斷部9、及供給燃料量控制部10，也能夠解除燃料電池的燃料不足。但是，從提高燃料電池系統(tǒng)的效率的觀點(diǎn)出發(fā)，最好是如圖4所示的沒有設(shè)置防倒流二極管的構(gòu)成。
另外，圖4中所示當(dāng)然燃料電池系統(tǒng)中，如果不將DC/DC轉(zhuǎn)換器4的輸出電壓設(shè)定值Vop，設(shè)定為在燃料電池組1的輸出電能最大時(shí)的燃料電池組1的輸出電壓的值Vmin以上，就有可能降低燃料電池的壽命，從而無法實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，但由于設(shè)置了負(fù)載電能檢測部8、輸出電能判斷部9、及供給燃料量控制部10，因此能夠解除燃料電池的燃料不足。如果是燃料電池與蓄電設(shè)備的并聯(lián)系統(tǒng)的這種燃料電池系統(tǒng)，則并不僅限于圖4中所示的構(gòu)成，通過設(shè)置負(fù)載電能檢測部8、輸出電能判斷部9、及供給燃料量控制部10，消除燃料電池的燃料不足。
本發(fā)明并不僅限于上述實(shí)施方式，還可以在不脫離本發(fā)明的要點(diǎn)的范圍內(nèi)添加各種變更來實(shí)施。例如，可以構(gòu)成將圖3中所示的構(gòu)成與圖4中所示的構(gòu)成組合而成的燃料電池系統(tǒng)，并將DC/DC轉(zhuǎn)換器4的輸出電壓設(shè)定值Vop，設(shè)定為在燃料電池組1的輸出電能最大時(shí)的燃料電池組1的輸出電壓的值Vmin以上。
接下來，具有燃料電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器的類型的本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)的一構(gòu)成例如圖6所示。
圖6中所示的本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)，是燃料電池與蓄電設(shè)備的并聯(lián)系統(tǒng)，具有燃料電池組11、燃料供給部12、作為蓄電設(shè)備的二次電池13、燃料電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器14、二次電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器15、二次電池充電電路16、系統(tǒng)輸出端17、電流檢測電路18、及微型計(jì)算機(jī)19。系統(tǒng)輸出端17是由正極端子與負(fù)極端子所形成的直流輸出端子。
燃料供給部12，定期將給定量的燃料提供給燃料電池組11，同時(shí)，回收燃料電池組11中尚未使用的燃料。燃料電池組11經(jīng)檢測出燃料電池組11的輸出電流的電流檢測電路18，與燃料電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器14的輸入端相連接，燃料電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器14的正極輸出端與系統(tǒng)輸出端17的正極端子相連接。二次電池13與二次電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器15的輸入端以及二次電池充電電路16的輸出端分別相連接，二次電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器15的正極輸出端與二次電池充電電路16的正極輸入端，分別與系統(tǒng)輸出端17的正極端子相連接。另外，燃料電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器14的負(fù)極輸出端、二次電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器15的負(fù)極輸出端與二次電池充電電路16的負(fù)極輸入端，分別與系統(tǒng)輸出端17的負(fù)極端子相連接。微型計(jì)算機(jī)19根據(jù)電流檢測電路18的檢測結(jié)果，對(duì)燃料電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器14進(jìn)行控制。圖6中所示的本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)，將基于燃料電池系統(tǒng)的輸出的電能，用作燃料供給部12的動(dòng)作電源，在系統(tǒng)起動(dòng)時(shí)，利用基于二次電池13的輸出的電能，讓燃料供給部12進(jìn)行工作。
通過將系統(tǒng)輸出端17與電器(負(fù)載)的直流輸入端相連接，從圖6中所示的本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)，向電器供電。
燃料電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器14，原則上將燃料電池組11所輸出的直流電壓，升壓成給定值(PV1)的直流電壓并輸出，二次電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器15將二次電池13所輸出的直流電壓升壓到給定值(PV2)的直流電壓并輸出。另外，將燃料電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器14的輸出電壓值(PV1)設(shè)置為比二次電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器15的輸出電壓值(PV2)大。通過這樣，原則上只有燃料電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器14的輸出電能經(jīng)系統(tǒng)輸出端17供給給電器。
但是，由于電器所需要的電能的增大，燃料電池組11的輸出電流也增大，當(dāng)其達(dá)到限制值ILIM時(shí)，微型計(jì)算機(jī)19將燃料電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器14的升壓比固定，其結(jié)果是，燃料電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器14的輸出電壓降低到給定值(PV2)。通過這樣，當(dāng)燃料電池組11的輸出電流達(dá)到限制值ILIM時(shí)，燃料電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器14的輸出電壓與二次電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器15的輸出電壓值都變?yōu)榻o定值(PV2)，燃料電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器14的輸出電能與二次電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器15的輸出電能，經(jīng)系統(tǒng)輸出端17供給電器，通過限制值ILIM對(duì)燃料電池組11的輸出電流進(jìn)行鉗位。
這里，限制值ILIM被設(shè)定為初始狀態(tài)下燃料電池組11的輸出電能為最大時(shí)的燃料電池組11的輸出電流的值Ipmax以下(參照圖7)。通過這樣，在大于Ipmax的電流區(qū)域，燃料電池組11不會(huì)工作，因此在初始狀態(tài)，燃料電池組11的壽命不會(huì)降低。
燃料電池組11具有隨著使用時(shí)間的增長，輸出下降的特征。因此，燃料電池組11的電流-電壓特性以及電流-電能特性如圖7所示。圖7中的TI-V、TI-P分別表示燃料電池組11的初始狀態(tài)的輸出電流-輸出電壓特性曲線、燃料電池組11的初始狀態(tài)的輸出電流-輸出電能特性曲線，TI-V’、TI -P’分別表示燃料電池組11使用A時(shí)間之后的輸出電流-輸出電壓特性曲線、燃料電池組11使用A時(shí)間之后的輸出電流-輸出電能特性曲線，TI-V”、TI-P”分別表示燃料電池組11使用B(＞A)時(shí)間之后的輸出電流-輸出電壓特性曲線、燃料電池組11使用B(＞A)時(shí)間之后的輸出電流-輸出電能特性曲線。
由于燃料電池組11具有上述特征，因此，為了讓燃料電池組11總是在穩(wěn)定區(qū)域中進(jìn)行工作，需要將限制值ILIM設(shè)定在經(jīng)過了最長使用時(shí)間之后燃料電池組11的輸出電能為最大時(shí)的燃料電池組11的輸出電流的值以下，從而即使在達(dá)到了最長使用時(shí)間(燃料電池系統(tǒng)的設(shè)定壽命)的情況下，燃料電池組11也能夠在穩(wěn)定區(qū)域進(jìn)行工作。例如，在B時(shí)間為最長使用時(shí)間的情況下，如圖7所示設(shè)定限制值ILIM，則初始狀態(tài)下的動(dòng)作點(diǎn)、A時(shí)間使用后的動(dòng)作點(diǎn)、B使用時(shí)間后的動(dòng)作點(diǎn)分別為OP1、OP2、OP3，能夠讓燃料電池組11常時(shí)在穩(wěn)定區(qū)域中進(jìn)行工作。但是，如果將限制值ILIM設(shè)定在經(jīng)過了最長使用時(shí)間之后燃料電池組11的輸出電能為最大時(shí)的燃料電池組11的輸出電流的值以下，則存在初始狀態(tài)下無法充分發(fā)揮燃料電池組11所具有的能力這一問題。
二次電池充電電路16，使用在燃料電池組11的輸出電能大于電器所需要的電能的情況下的剩余電能(＝燃料電池組11的輸出電能-燃料電池系統(tǒng)中的消耗電能-電器所需要的電能)，以及作為負(fù)載的電器不工作時(shí)的燃料電池組的輸出電能，對(duì)二次電池13進(jìn)行充電。
接下來，具有燃料電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器的類型的本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)的另一個(gè)構(gòu)成例如圖8所示。另外，圖8中給和圖6相同的部分標(biāo)注同樣的符號(hào)，省略詳細(xì)說明。
圖8中所示的本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)，從圖6中所示的燃料電池系統(tǒng)中去掉了電流檢測電路18以及微型計(jì)算機(jī)19，將燃料電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器14替換成燃料電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器20。
燃料電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器20，原則上將燃料電池組11所輸出的直流電壓，升壓成給定值(PV1)的直流電壓并輸出。通過這樣，原則上只有燃料電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器20的輸出電能經(jīng)系統(tǒng)輸出端17供給電器。
但是，燃料電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器20的升壓比有上限，因電器所需要的電能的增大，燃料電池組11的輸出電壓下降，當(dāng)其達(dá)到限制值VLIM時(shí)，燃料電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器20的升壓比達(dá)到上限，將燃料電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器20的輸出電壓降低到給定值(PV2)。通過這樣，燃料電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器20的輸出電能與二次電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器15的輸出電能，經(jīng)系統(tǒng)輸出端17供給給電器，通過限制值VLIM對(duì)燃料電池組11的輸出電壓進(jìn)行鉗位。
這里，限制值VLIM被設(shè)定為初始狀態(tài)下燃料電池組11的輸出電能為最大時(shí)的燃料電池組11的輸出電壓的值Vmin以上(參照圖9)。通過這樣，在小于Vmin的電壓區(qū)域(＝大于Ipmax的電流區(qū)域)，燃料電池組11不會(huì)工作，因此在初始狀態(tài)，燃料電池組11的壽命不會(huì)降低。
燃料電池組11具有隨著使用時(shí)間的增長，輸出下降的特征。因此，燃料電池組11的電流-電壓特性以及電流-電能特性如圖9所示。圖9中，TI -V、TI-P分別表示燃料電池組11的初始狀態(tài)的輸出電流-輸出電壓特性曲線、燃料電池組11的初始狀態(tài)的輸出電流-輸出電能特性曲線，TI-V’、TI -P’分別表示燃料電池組11使用A時(shí)間之后的輸出電流-輸出電壓特性曲線、燃料電池組11使用A時(shí)間之后的輸出電流-輸出電能特性曲線，TI-V”、TI-P”分別表示燃料電池組11使用B(＞A)時(shí)間之后的輸出電流-輸出電壓特性曲線、燃料電池組11使用B(＞A)時(shí)間之后的輸出電流-輸出電能特性曲線。
由于燃料電池組11具有上述特征，因此，為了讓燃料電池組11總是在穩(wěn)定區(qū)域中進(jìn)行工作，需要將限制值VLIM設(shè)定在初始狀態(tài)下燃料電池組11的輸出電能為最大時(shí)的燃料電池組11的輸出電壓值以上，從而在初始狀態(tài)下讓燃料電池組11在穩(wěn)定區(qū)域中工作。例如，在B時(shí)間為最長使用時(shí)間的情況下，如圖9所示設(shè)定限制值VLIM，則初始狀態(tài)下的動(dòng)作點(diǎn)、A時(shí)間使用后的動(dòng)作點(diǎn)、B使用時(shí)間后的動(dòng)作點(diǎn)分別為OP4、OP5、OP6，從而能夠讓燃料電池組11常時(shí)在穩(wěn)定區(qū)域中進(jìn)行工作。但是，如果將限制值VLIM設(shè)定在初始狀態(tài)下燃料電池組11的輸出電能為最大時(shí)的燃料電池組11的輸出電壓值以上，則存在隨著使用時(shí)間的經(jīng)過，燃料電池組11的輸出大幅下降這一問題。
接下來，具有燃料電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器的類型的本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)的另一個(gè)構(gòu)成例如圖10所示。另外，圖10中給和圖6相同的部分標(biāo)注同樣的符號(hào)，省略詳細(xì)說明。
燃料電池組11具有隨著使用時(shí)間的增長，輸出電壓下降的特征。因此，燃料電池組11的電流-電壓特性以及電流-電能特性如圖11所示。圖11中，TI-V、TI-P分別表示燃料電池組11的初始狀態(tài)的輸出電流-輸出電壓特性曲線、燃料電池組11的初始狀態(tài)的輸出電流-輸出電能特性曲線，TI-V’、TI-P’分別表示燃料電池組11使用A時(shí)間之后的輸出電流-輸出電壓特性曲線、燃料電池組11使用A時(shí)間之后的輸出電流-輸出電能特性曲線，TI-V”、TI-P”分別表示燃料電池組11使用B(＞A)時(shí)間之后的輸出電流-輸出電壓特性曲線、燃料電池組11使用B(＞A)時(shí)間之后的輸出電流-輸出電能特性曲線。
圖10中所示的本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)，在圖6中所示的本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)中，將燃料電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器14替換成燃料電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器21。
燃料電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器21，原則上將燃料電池組11所輸出的直流電壓，升壓成給定值(PV1)的直流電壓并輸出。另外，將燃料電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器21的輸出電壓值(PV1)設(shè)置為比二次電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器15的輸出電壓值(PV2)大。通過這樣，原則上只有燃料電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器21的輸出電能經(jīng)系統(tǒng)輸出端17供給給電器。
但是，由于電器所需要的電能的增大，燃料電池組11的輸出電流也增大，當(dāng)其達(dá)到限制值I’LIM時(shí)，微型計(jì)算機(jī)19將燃料電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器21的升壓比固定，其結(jié)果是，燃料電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器21的輸出電壓降低到給定值(PV2)。通過這樣，當(dāng)燃料電池組11的輸出電流達(dá)到限制值I’LIM時(shí)，燃料電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器21的輸出電壓值與二次電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器15的輸出電壓值都變?yōu)榻o定值(PV2)，燃料電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器21的輸出電能與二次電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器15的輸出電能，經(jīng)系統(tǒng)輸出端17供給給電器，通過限制值I’LIM對(duì)燃料電池組11的輸出電流進(jìn)行鉗位。
另外，燃料電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器21的升壓比有上限，因電器所需要的電能的增大，燃料電池組11的輸出電壓下降，當(dāng)其達(dá)到限制值V’LIM時(shí)，燃料電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器21的升壓比達(dá)到上限，將燃料電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器21的輸出電壓降低到給定值(PV2)。通過這樣，燃料電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器21的輸出電能與二次電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器15的輸出電能，經(jīng)系統(tǒng)輸出端17供給給電器，通過限制值V’LIM對(duì)燃料電池組11的輸出電壓進(jìn)行鉗位。
這里，例如將限制值I’LIM設(shè)定為在使用時(shí)間為A時(shí)間的情況下，燃料電池組11的輸出電能為最大時(shí)的燃料電池組11的輸出電流的值I’pmax，將限制值V’LIM設(shè)定為在使用時(shí)間為A時(shí)間的情況下，燃料電池組11的輸出電能為最大時(shí)的燃料電池組11的輸出電壓的值V’min。通過這樣，在使用時(shí)間為A時(shí)間以下的情況下，通過限制值I’LIM，讓燃料電池組11不會(huì)在大于I’pmax的電流區(qū)域下工作，因此，在使用時(shí)間為A時(shí)間以下的情況下，燃料電池組11的壽命不會(huì)下降；在使用時(shí)間比A時(shí)間長的情況下，通過限制值V’LIM，讓燃料電池組11不會(huì)在小于V’min的電壓區(qū)域下工作，因此，在使用時(shí)間比A時(shí)間長的情況下，燃料電池組11的壽命不會(huì)下降。
由于燃料電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器21如上進(jìn)行工作，因此，圖10中所示的本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)，即使在初期狀態(tài)下也能夠充分發(fā)揮燃料電池組11的電能，同時(shí)，在長時(shí)間使用之后，也能夠防止燃料電池組11的輸出電能大幅下降。
另外，可以在圖6中所示的本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)的微型計(jì)算機(jī)19中，添加測定燃料電池系統(tǒng)的使用時(shí)間的功能，伴隨著使用時(shí)間的增加而減小限制值ILIM，將限制值ILIM設(shè)定為在各個(gè)使用時(shí)間中，燃料電池組11的輸出電能為最大時(shí)的燃料電池組11的輸出電流的值以下，通過這樣，能夠得到與圖10中所示的本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)相同的效果。
另外，可以在圖8中所示的本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)的燃料電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器20，添加測定燃料電池系統(tǒng)的使用時(shí)間的功能，伴隨著使用時(shí)間的增加，提高升壓比的上限，減小限制值VLIM，將限制值VLIM設(shè)定為在各個(gè)使用時(shí)間中，燃料電池組11的輸出電能為最大時(shí)的燃料電池組11的輸出電壓的值以上，通過這樣，能夠得到與圖10中所示的本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)相同的效果。
接下來，具有燃料電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器的類型的本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)的另一個(gè)構(gòu)成例如圖12所示。另外，圖12中給和圖6相同的部分標(biāo)注同樣的符號(hào)，省略詳細(xì)說明。
圖12中所示的本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)，在圖6中所示的燃料電池系統(tǒng)中，將燃料電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器14、二次電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器15、二次電池充電電路16、電流檢測電路18及微型計(jì)算機(jī)19，分別替換成燃料電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器22、二次電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器23、二次電池充電電路24、電能檢測電路25、及微型計(jì)算機(jī)26。
燃料電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器22，將燃料電池組11所輸出的直流電壓升壓成給定值(PV)的直流電壓并輸出。二次電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器23，將二次電池13所輸出的直流電壓升壓成給定值(PV)的直流電壓并輸出，并將微型計(jì)算機(jī)26所指示的電能提供給系統(tǒng)輸出端17。二次電池充電電路24，通過微型計(jì)算機(jī)26所指示的電流值對(duì)二次電池13進(jìn)行充電。電能檢測電路25，檢測出燃料電池組11的輸出電能，并將該檢測結(jié)果發(fā)送給微型計(jì)算機(jī)26。
微型計(jì)算機(jī)26對(duì)二次電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器23以及二次電池充電電路24進(jìn)行控制，使得燃料電池組11常時(shí)在電能峰值點(diǎn)進(jìn)行工作。這里，電能峰值點(diǎn)的一例如圖13所示。另外，圖13中給和圖7中相同的部分標(biāo)注相同的符號(hào)，省略詳細(xì)說明。圖13中的P1～P3為電能峰值點(diǎn)。通過由微型計(jì)算機(jī)26進(jìn)行上述控制，即使燃料電池組11燃料不足、燃料電池組11的輸出隨著使用時(shí)間而降低，也能夠常時(shí)讓燃料電池組11發(fā)揮最大能力，同時(shí)還解除了燃料電池組11的壽命降低的可能性。
下面對(duì)微型計(jì)算機(jī)26的動(dòng)作例進(jìn)行說明。微型計(jì)算機(jī)26，讓對(duì)二次電池充電電路24所指示的電流值緩緩增加，同時(shí)，對(duì)是否伴隨著對(duì)二次電池充電電路24所指示的電流值的增加，燃料電池組11的輸出電能也增加進(jìn)行監(jiān)視，如果燃料電池組11的輸出電能從增加轉(zhuǎn)向減少，便將指示給二次電池充電電路24的電流值回復(fù)到燃料電池組11的輸出電能剛剛轉(zhuǎn)向減少時(shí)的值，并將燃料電池組11的輸出電能保存在內(nèi)置存儲(chǔ)器中。通過這樣，將電能峰值點(diǎn)中的燃料電池組11的輸出電能，保存在微型計(jì)算機(jī)26的內(nèi)置存儲(chǔ)器26中。
微型計(jì)算機(jī)26常時(shí)或周期進(jìn)行上述電能峰值點(diǎn)下的燃料電池組11的輸出電能的存儲(chǔ)動(dòng)作，周期性更新電能峰值點(diǎn)下的燃料電池組11的輸出電能。
在圖12中所示的本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)向與系統(tǒng)輸出端17相連接的電器供電時(shí)，微型計(jì)算機(jī)26進(jìn)行以下動(dòng)作。微型計(jì)算機(jī)26，將內(nèi)置存儲(chǔ)器中所保存的電能峰值點(diǎn)下的燃料電池組11的輸出電能，減去燃料電池系統(tǒng)的消耗電能(燃料供給部12等的工作電能)，計(jì)算出最大可供給負(fù)載電能，判斷負(fù)載電能是否大于最大可供給負(fù)載電能。
在負(fù)載電能為最大可供給負(fù)載電能以下的情況下，微型計(jì)算機(jī)26對(duì)二次電池充電電路24的充電電流值進(jìn)行控制，使其通過最大可供給負(fù)載電能減去負(fù)載電能所得到的差值電能對(duì)二次電池13進(jìn)行充電。另外，在負(fù)載電能為最大可供給負(fù)載電能以下的情況下，微型計(jì)算機(jī)26不從二次電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器23向系統(tǒng)輸出端17供電。
另外，在負(fù)載電能大于最大可供給負(fù)載電能的情況下，微型計(jì)算機(jī)26讓二次電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器23輸出，負(fù)載電能減去最大可供給負(fù)載電能所得到的差值電能量。另外，在負(fù)載電能大于最大可供給負(fù)載電能的情況下，微型計(jì)算機(jī)26讓二次電池充電電路24的充電電流為0。
如上述動(dòng)作例所述，微型計(jì)算機(jī)26檢測出負(fù)載電能，并設(shè)定二次電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器23的放電量以及二次電池充電電路24的充電量，通過這樣，能夠提高燃料電池組11對(duì)電能峰值點(diǎn)動(dòng)作的跟蹤性。另外，微型計(jì)算機(jī)26即使沒有檢測出負(fù)載電能，也能夠控制二次電池用DC/DC轉(zhuǎn)換器23以及二次電池充電電路24，讓燃料電池組11常時(shí)在電能峰值點(diǎn)進(jìn)行工作，因此，如果燃料電池組11對(duì)電能峰值點(diǎn)動(dòng)作的跟蹤性沒有問題，則可以不檢測出負(fù)載電能。
另外，上述實(shí)施方式中將二次電池(二次電池3或二次電池13)用作蓄電設(shè)備，但也可以使用其他蓄電設(shè)備(例如雙電荷層電容器)代替二次電池。
另外，圖2、圖5、圖7、圖9、圖11、圖13、圖15中顯示了穩(wěn)定動(dòng)作狀態(tài)下的燃料電池組的電流-電壓特性以及電流-電能特性。這里，穩(wěn)定工作狀態(tài)表示不是燃料電池的起動(dòng)剛剛開始之后的工作狀態(tài)。
權(quán)利要求
1.一種燃料電池系統(tǒng)，是燃料電池與蓄電設(shè)備的并聯(lián)系統(tǒng)，其特征在于，包括上述燃料電池；燃料供給部；上述蓄電設(shè)備；以及DC/DC轉(zhuǎn)換器；上述燃料供給部向上述燃料電池供給燃料；上述DC/DC轉(zhuǎn)換器，將上述蓄電設(shè)備的輸出電壓變換成給定的電壓并輸出；上述給定的電壓，為上述燃料電池的輸出電能最大時(shí)的上述燃料電池的輸出電壓的值以上。
2.如權(quán)利要求1所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于上述燃料供給部，定期將給定量的燃料提供給上述燃料電池，同時(shí)，將上述燃料電池中未使用的燃料回收。
3.如權(quán)利要求1所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于上述燃料供給部，將基于上述燃料電池系統(tǒng)的輸出的電能作為動(dòng)作電源。
4.如權(quán)利要求1所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于上述燃料電池的輸出端與上述DC/DC轉(zhuǎn)換器直接連接。
5.如權(quán)利要求1所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于具有ON/OFF控制電路，上述ON/OFF控制電路，對(duì)上述DC/DC轉(zhuǎn)換器的動(dòng)作進(jìn)行ON/OFF控制；上述ON/OFF控制電路，在上述燃料電池的輸出電壓大于給定值的情況下，控制上述DC/DC轉(zhuǎn)換器的動(dòng)作為OFF，在上述燃料電池的輸出電壓不大于上述給定值的情況下，控制上述DC/DC轉(zhuǎn)換器的動(dòng)作為ON。
6.如權(quán)利要求1所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于具有負(fù)載電能檢測部、輸出電能判斷部、及供給燃料量控制部；上述負(fù)載電能檢測部，檢測出作為外部負(fù)載向燃料電池系統(tǒng)所要求的電能的負(fù)載電能；上述輸出電能判斷部，判斷是否正在從上述DC/DC轉(zhuǎn)換器向上述外部負(fù)載供電；上述供給燃料量控制部，被輸入上述負(fù)載電能檢測部的檢測結(jié)果以及上述輸出電能判斷部的判斷結(jié)果，如果不管上述負(fù)載電能是否不滿閾值，都從上述DC/DC轉(zhuǎn)換器向上述外部負(fù)載供電，則控制上述燃料供給部向上述燃料電池供給燃料。
7.如權(quán)利要求1所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于上述蓄電設(shè)備是二次電池。
8.一種燃料電池系統(tǒng)，是燃料電池與蓄電設(shè)備的并聯(lián)系統(tǒng)，其特征在于，包括上述燃料電池；上述蓄電設(shè)備；以及燃料電池電流限制部；上述燃料電池電流限制部，將上述燃料電池的輸出電流限制為限制值以下；上述限制值，為在穩(wěn)定工作狀態(tài)下的使用經(jīng)過了給定的時(shí)間之后，與初始狀態(tài)相比產(chǎn)生了輸出降低時(shí)，上述燃料電池的穩(wěn)定工作狀態(tài)下的輸出電能最大時(shí)的上述燃料電池的輸出電流的值以下。
9.一種燃料電池系統(tǒng)，是燃料電池與蓄電設(shè)備的并聯(lián)系統(tǒng)，其特征在于，包括上述燃料電池；上述蓄電設(shè)備；以及燃料電池電壓限制部；上述燃料電池電壓限制部，將上述燃料電池的輸出電壓限制為限制值以上；上述限制值，為上述燃料電池的穩(wěn)定工作狀態(tài)下的輸出電能最大時(shí)的上述燃料電池的輸出電壓的值以上。
10.一種燃料電池系統(tǒng)，是燃料電池與蓄電設(shè)備的并聯(lián)系統(tǒng)，其特征在于，包括上述燃料電池；上述蓄電設(shè)備；燃料電池電流限制部；以及燃料電池電壓限制部；上述燃料電池電流限制部，將上述燃料電池的輸出電流限制為第1限制值以下；上述燃料電池電壓限制部，將上述燃料電池的輸出電壓限制為第2限制值以上；上述第1限制值，為在穩(wěn)定工作狀態(tài)下的使用經(jīng)過了給定的時(shí)間之后，與初始狀態(tài)相比產(chǎn)生了輸出降低時(shí)，上述燃料電池的穩(wěn)定工作狀態(tài)下的輸出電能最大時(shí)的上述燃料電池的輸出電流的值以下。上述第2限制值，為上述燃料電池的穩(wěn)定工作狀態(tài)下的輸出電能最大時(shí)的上述燃料電池的輸出電壓的值以上。
11.一種燃料電池系統(tǒng)，是燃料電池與蓄電設(shè)備的并聯(lián)系統(tǒng)，其特征在于，包括上述燃料電池；上述蓄電設(shè)備；DC/DC轉(zhuǎn)換器；充電電路；以及控制部；上述DC/DC轉(zhuǎn)換器，變換上述蓄電設(shè)備的輸出電壓；上述充電電路，使用上述燃料電池的輸出對(duì)上述蓄電設(shè)備進(jìn)行充電；上述控制部，通過上述DC/DC轉(zhuǎn)換器以及上述充電電路的電能控制，讓上述燃料電池的動(dòng)作點(diǎn)為最大輸出電能動(dòng)作點(diǎn)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種燃料電池系統(tǒng)，是燃料電池組與蓄電設(shè)備的并聯(lián)系統(tǒng)，具有上述燃料電池組、燃料供給部、上述蓄電設(shè)備、及DC/DC轉(zhuǎn)換器，上述燃料供給部向上述燃料電池供給燃料；上述DC/DC轉(zhuǎn)換器，將上述蓄電設(shè)備的輸出電壓變換成給定的電壓并輸出；上述給定的電壓，為上述燃料電池的輸出電能最大時(shí)的上述燃料電池的輸出電壓的值以上。通過本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)，能夠消除燃料電池的壽命降低的可能性。
文檔編號(hào)H01M8/00GK1731614SQ20051008970
公開日2006年2月8日 申請日期2005年8月4日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月6日
發(fā)明者甲野藤正明, 瀨尾和宏, 牧野正寬, 藤井雅也 申請人:三洋電機(jī)株式會(huì)社