特開 2022-189020 燃料電池システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022189020

(43)【公開日】2022-12-22

(54)【発明の名称】燃料電池システム

(51)【国際特許分類】

   H01M 8/04 20160101AFI20221215BHJP

   H01M 8/04537 20160101ALI20221215BHJP

   H01M 8/04858 20160101ALI20221215BHJP

   H01M 8/10 20160101ALN20221215BHJP

   B60L 50/75 20190101ALN20221215BHJP

   B60L 58/18 20190101ALN20221215BHJP

   B60L 58/12 20190101ALN20221215BHJP

   B60L 9/18 20060101ALN20221215BHJP

【ＦＩ】

H01M8/04 Z

H01M8/04537

H01M8/04858

H01M8/10 101

B60L50/75

B60L58/18

B60L58/12

B60L9/18 J

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021097346

(22)【出願日】2021-06-10

(71)【出願人】

【識別番号】000003218

【氏名又は名称】株式会社豊田自動織機

(71)【出願人】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100105957

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100068755

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 博宣

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 啓也

【テーマコード（参考）】

5H125

5H126

5H127

【Ｆターム（参考）】

5H125AA01

5H125AC07

5H125AC12

5H125BB05

5H125BC28

5H125EE27

5H125EE48

5H126BB06

5H127AA06

5H127AB04

5H127AB29

5H127AC04

5H127BA02

5H127BA22

5H127BA28

5H127BA57

5H127BA58

5H127BA59

5H127BB02

5H127BB12

5H127BB37

5H127DB99

5H127DC42

5H127DC89

5H127DC96

5H127FF04

(57)【要約】

【課題】ユーザーに違和感を抱かせることを抑制すること。
【解決手段】燃料電池システムは、燃料電池スタックと、第１蓄電装置と、ＤＣ／ＤＣコンバータと、第２蓄電装置と、制御装置と、を備える。制御装置は、燃料電池システムの動作終了要求があった場合に、第２蓄電装置の充電率が第２蓄電装置用閾値未満か否かを判定する。制御装置は、第２蓄電装置の充電率が第２蓄電装置用閾値未満と判定された場合に、燃料電池スタックの発電を継続する。制御装置は、燃料電池スタックの発電が終了した後に、ＤＣ／ＤＣコンバータによって第２蓄電装置を充電する。制御装置は、第２蓄電装置の充電が終了した後に、燃料電池システムの動作を終了させる。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

燃料電池スタックと、
前記燃料電池スタックの発電によって充電される第１蓄電装置と、
前記燃料電池スタックに発電を行わせる電装品に電力を供給する第２蓄電装置と、
前記第１蓄電装置の電力を前記第２蓄電装置に供給することで前記第２蓄電装置の充電を行うＤＣ／ＤＣコンバータと、
制御装置と、を備えた燃料電池システムであって、
前記制御装置は、
前記燃料電池システムの動作終了要求があった場合に、前記第２蓄電装置の充電率が第２蓄電装置用閾値未満か否かを判定する判定部と、
前記判定部により前記第２蓄電装置の充電率が前記第２蓄電装置用閾値未満と判定された場合に、前記燃料電池スタックの発電を継続する発電継続部と、
前記発電継続部による前記燃料電池スタックの発電が終了した後に、前記ＤＣ／ＤＣコンバータによって前記第２蓄電装置を充電する充電部と、
前記充電部による前記第２蓄電装置の充電が終了した後に、前記燃料電池システムの動作を終了させる終了部と、を備える、燃料電池システム。

【請求項2】

前記充電部は、前記第２蓄電装置の充電率が前記第２蓄電装置用閾値以上になると前記ＤＣ／ＤＣコンバータを停止させる、請求項１に記載の燃料電池システム。

【請求項3】

前記充電部は、前記第２蓄電装置を充電する際の損失が最も小さくなるように前記ＤＣ／ＤＣコンバータの制御を行う、請求項１又は請求項２に記載の燃料電池システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、燃料電池システムに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１に開示の燃料電池システムは、第１蓄電装置と、第２蓄電装置と、ＤＣ／ＤＣコンバータと、制御装置と、を備える。第１蓄電装置は、燃料電池スタックにより発電された電力を負荷に供給したときの余剰電力によって充電される。第１蓄電装置は、負荷の要求電力が燃料電池スタックの発電電力よりも大きい場合、不足分の電力を放電する。第２蓄電装置は、燃料電池スタックに発電を行わせる電装品に電力を供給する。ＤＣ／ＤＣコンバータは、第１蓄電装置の電力を用いて第２蓄電装置の充電を行う。燃料電池スタックによる発電が行われないと、第１蓄電装置の充電率及び第２蓄電装置の充電率は時間経過に伴い低下していく。第２蓄電装置の残容量が尽きると、電装品に電力を供給することができなくなる。すると、燃料電池スタックに発電を行わせることができなくなる。このため、制御装置は、燃料電池システムが停止している場合であっても第１蓄電装置の充電率、及び第２蓄電装置の充電率を監視している。そして、制御装置は、第１蓄電装置の充電率、及び第２蓄電装置の充電率に基づき、燃料電池システムを動作させて、燃料電池スタックに発電を行わせている。これにより、第２蓄電装置の残容量が尽きることを抑制できる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２０－１２３５５５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に開示の燃料電池システムでは、燃料電池システムのユーザーによる指示がなくても燃料電池スタックの発電が行われる。このため、ユーザーが意図しないタイミングで燃料電池スタックの発電による騒音が生じたり、水素ガスの消費が行われる。結果として、ユーザーに違和感を抱かせるおそれがある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上記課題を解決する燃料電池システムは、燃料電池スタックと、前記燃料電池スタックの発電によって充電される第１蓄電装置と、前記燃料電池スタックに発電を行わせる電装品に電力を供給する第２蓄電装置と、前記第１蓄電装置の電力を前記第２蓄電装置に供給することで前記第２蓄電装置の充電を行うＤＣ／ＤＣコンバータと、制御装置と、を備えた燃料電池システムであって、前記制御装置は、前記燃料電池システムの動作終了要求があった場合に、前記第２蓄電装置の充電率が第２蓄電装置用閾値未満か否かを判定する判定部と、前記判定部により前記充電率が前記第２蓄電装置用閾値未満と判定された場合に、前記燃料電池スタックの発電を継続する発電継続部と、前記発電継続部による前記燃料電池スタックの発電が終了した後に、前記ＤＣ／ＤＣコンバータによって前記第２蓄電装置を充電する充電部と、前記充電部による前記第２蓄電装置の充電が終了した後に、前記燃料電池システムの動作を終了させる終了部と、を備える。

【0006】

燃料電池システムの動作終了要求があった場合であって、第２蓄電装置の充電率が第２蓄電装置用閾値未満の場合、燃料電池スタックの発電が継続される。これにより、第１蓄電装置が充電される。燃料電池スタックの発電が終了した後には、第１蓄電装置の電力を用いて、第２蓄電装置の充電が行われる。従って、燃料電池システムの動作を終了させる前に、第２蓄電装置の充電を行うことができる。第２蓄電装置の充電を行うことなく燃料電池システムの動作を終了させる場合に比べて、燃料電池システムの動作終了時点での第２蓄電装置の充電率を高くすることができる。このため、第２蓄電装置の残容量が尽きることを抑制できる。燃料電池システムの動作終了後に、第２蓄電装置を充電するために燃料電池スタックに発電を行わせることを抑制できる。従って、燃料電池システムのユーザーに違和感を抱かせにくい。

【0007】

上記燃料電池システムについて、前記充電部は、前記第２蓄電装置の充電率が前記第２蓄電装置用閾値以上になると前記ＤＣ／ＤＣコンバータを停止させてもよい。
上記燃料電池システムについて、前記充電部は、前記第２蓄電装置を充電する際の損失が最も小さくなるように前記ＤＣ／ＤＣコンバータの制御を行ってもよい。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、ユーザーに違和感を抱かせることを抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】燃料電池車両の概略構成図。

【図2】終了処理を示すフローチャート。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、燃料電池システムの一実施形態について説明する。
図１に示すように、燃料電池車両１０は、スタートスイッチ１１と、車両負荷１２と、通知部１３と、燃料電池システム２０と、水素タンク２１と、を備える。燃料電池車両１０は、乗用車であってもよいし、産業車両であってもよい。本実施形態の燃料電池車両１０は、産業車両である。産業車両としては、例えば、フォークリフト及びトーイングトラクタを挙げることができる。

【0011】

スタートスイッチ１１は、燃料電池車両１０の起動状態と停止状態とを切り替えるためのスイッチである。スタートスイッチ１１は、例えば、燃料電池車両１０の搭乗者により操作される。起動状態とは、燃料電池車両１０の走行が可能な状態である。停止状態とは、燃料電池車両１０の走行を行えない状態である。スタートスイッチ１１は、イグニッションスイッチやシステム起動スイッチ等と呼称されることもある。

【0012】

車両負荷１２は、例えば、燃料電池車両１０を走行させるためのモータを含む。車両負荷１２は、燃料電池システム２０から供給される電力によって駆動する。
通知部１３は、燃料電池システム２０のユーザーに通知を行う。通知部１３としては、例えば、ブザー、ランプ、及び表示部を挙げることができる。

【0013】

燃料電池システム２０は、バルブ２２と、インジェクタ２３と、水素循環ポンプ２４と、電動圧縮機２５と、燃料電池スタック３１と、降圧コンバータ３２と、第１蓄電装置４１と、第１開閉器４２と、第１電流センサ４３と、第１電圧センサ４４と、第１充電率推定部４５と、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１と、第２開閉器５６と、第２蓄電装置６１と、第２電流センサ６２と、第２電圧センサ６３と、第２充電率推定部６４と、制御装置７１と、を備える。燃料電池システム２０は、複数の正極接続線Ｌ１，Ｌ３，Ｌ５，Ｌ７，Ｌ９と、複数の負極接続線Ｌ２，Ｌ４，Ｌ６，Ｌ８，Ｌ１０と、を備える。

【0014】

水素タンク２１は、水素ガスを貯蔵している。
バルブ２２は、開閉されることで水素タンク２１からの水素ガスの放出と遮断とを切り替える。

【0015】

インジェクタ２３は、開かれることにより水素ガスを噴射し、燃料電池スタック３１に水素ガスを供給する。インジェクタ２３としては、例えば、電磁的に駆動する電磁駆動式のものが用いられる。

【0016】

水素循環ポンプ２４は、燃料電池スタック３１から排出されるガスに含まれる未反応の水素ガスを、再度、燃料電池スタック３１に供給する。
電動圧縮機２５は、電動モータによって駆動する。電動圧縮機２５は、燃料電池スタック３１に空気を供給する。

【0017】

燃料電池スタック３１は、複数の燃料電池セルをスタック化したものである。燃料電池セルは、例えば、固体高分子型燃料電池である。燃料電池スタック３１は、燃料ガスと、酸化剤ガスとの化学反応によって発電を行う。本実施形態では、水素ガスを燃料ガス、空気中の酸素を酸化剤ガスとして発電が行われる。燃料電池スタック３１は、水素タンク２１から供給された水素ガスと電動圧縮機２５から供給された酸素とで発電を行う。

【0018】

降圧コンバータ３２は、入力端３３，３４と、出力端３５，３６と、を備える。降圧コンバータ３２は、入力端３３，３４に入力された電圧を降圧して出力端３５，３６から出力する。降圧コンバータ３２は、例えば、スイッチング素子のスイッチング動作により降圧を行う。降圧コンバータ３２の入力端３３，３４には、燃料電池スタック３１が接続されている。降圧コンバータ３２には、燃料電池スタック３１から電力が入力される。

【0019】

第１正極接続線Ｌ１及び第１負極接続線Ｌ２は、降圧コンバータ３２の出力端３５，３６と車両負荷１２とを接続している。第１正極接続線Ｌ１及び第１負極接続線Ｌ２を介して、車両負荷１２には、降圧コンバータ３２から出力された電力が入力される。

【0020】

第１蓄電装置４１は、充放電可能であれば、どのようなものを用いてもよい。第１蓄電装置４１としては、例えば、二次電池及びキャパシタを挙げることができる。本実施形態において、第１蓄電装置４１としてはリチウムイオンキャパシタが用いられている。

【0021】

第２正極接続線Ｌ３及び第２負極接続線Ｌ４は、降圧コンバータ３２の出力端３５，３６と第１蓄電装置４１とを接続している。第１蓄電装置４１は、車両負荷１２に対して並列接続されている。燃料電池スタック３１の発電電力が負荷の要求電力を上回っている場合、余剰の電力によって第１蓄電装置４１が充電される。第１蓄電装置４１は、燃料電池スタック３１の発電によって充電されるといえる。燃料電池スタック３１の発電電力が負荷の要求電力を下回っている場合、不足分の電力が第１蓄電装置４１から放電される。負荷は、車両負荷１２に加えて、バルブ２２、インジェクタ２３、水素循環ポンプ２４及び電動圧縮機２５等を含む。

【0022】

第１開閉器４２は、降圧コンバータ３２と第１蓄電装置４１との接続と、接続の遮断とを切り替える。第１開閉器４２が閉じている場合、降圧コンバータ３２と第１蓄電装置４１とは接続されている。第１開閉器４２が開いている場合、降圧コンバータ３２と第１蓄電装置４１との接続は遮断されている。第１開閉器４２は、第２正極接続線Ｌ３及び第２負極接続線Ｌ４の少なくともいずれかに設けられる。本実施形態において、第１開閉器４２は、第２正極接続線Ｌ３に設けられている。

【0023】

第１電流センサ４３は、第１蓄電装置４１に接続されている。第１電流センサ４３は、第１蓄電装置４１への充電電流、及び第１蓄電装置４１の放電電流を検出する。
第１電圧センサ４４は、第１蓄電装置４１に接続されている。第１電圧センサ４４は、第１蓄電装置４１の端子間電圧を検出する。

【0024】

第１充電率推定部４５は、第１蓄電装置４１の充電率を推定する。第１充電率推定部４５は、第１電流センサ４３の検出結果を取得可能である。第１充電率推定部４５は、第１電圧センサ４４の検出結果を取得可能である。第１充電率推定部４５は、第１電流センサ４３の検出結果を用いて、電流積算法によって第１蓄電装置４１の充電率を推定してもよい。第１充電率推定部４５は、開回路電圧と充電率との相関から第１蓄電装置４１の充電率を推定してもよい。開回路電圧は、第１蓄電装置４１の放電電流と内部抵抗から推定してもよいし、第１蓄電装置４１が充放電を行っていない際の第１電圧センサ４４の検出結果を用いてもよい。第１充電率推定部４５としては、例えば、バッテリマネジメントシステムを用いることができる。第１蓄電装置４１の充電率は、制御装置７１によって推定されてもよい。この場合、制御装置７１が第１充電率推定部である。

【0025】

ＤＣ／ＤＣコンバータ５１は、入力端５２，５３と、出力端５４，５５と、を備える。ＤＣ／ＤＣコンバータ５１は、入力端５２，５３に入力された電圧を降圧して出力端５４，５５から出力する。ＤＣ／ＤＣコンバータ５１は、スイッチング素子を備え、スイッチング素子のスイッチング動作により降圧を行う。

【0026】

第３正極接続線Ｌ５及び第３負極接続線Ｌ６は、降圧コンバータ３２の出力端３５，３６とＤＣ／ＤＣコンバータ５１の入力端５２，５３とを接続している。詳細にいえば、第３正極接続線Ｌ５は、第２正極接続線Ｌ３において第１開閉器４２と第１蓄電装置４１との間に接続されている。第３負極接続線Ｌ６は、第１負極接続線Ｌ２に接続されている。第３正極接続線Ｌ５及び第３負極接続線Ｌ６は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１の入力端５２，５３と第１蓄電装置４１とを接続しているともいえる。ＤＣ／ＤＣコンバータ５１には、第３正極接続線Ｌ５及び第３負極接続線Ｌ６を介して、降圧コンバータ３２から出力された電力、及び第１蓄電装置４１から出力された電力が入力される。

【0027】

第２開閉器５６は、降圧コンバータ３２及び第１蓄電装置４１とＤＣ／ＤＣコンバータ５１との接続と、接続の遮断とを切り替える。第１開閉器４２及び第２開閉器５６が閉じている場合、降圧コンバータ３２及び第１蓄電装置４１とＤＣ／ＤＣコンバータ５１とは接続されている。第１開閉器４２及び第２開閉器５６が開いている場合、降圧コンバータ３２及び第１蓄電装置４１とＤＣ／ＤＣコンバータ５１との接続は遮断されている。第１開閉器４２が開いており、かつ、第２開閉器５６が閉じている場合、第１蓄電装置４１とＤＣ／ＤＣコンバータ５１とは接続されている。第２開閉器５６は、第３正極接続線Ｌ５及び第３負極接続線Ｌ６の少なくともいずれかに設けられる。本実施形態において、第２開閉器５６は、第３正極接続線Ｌ５に設けられている。

【0028】

第２蓄電装置６１は、充放電可能であれば、どのようなものを用いてもよい。第２蓄電装置６１としては、例えば、二次電池及びキャパシタを挙げることができる。本実施形態において、第２蓄電装置６１としては鉛蓄電池が用いられている。

【0029】

第４正極接続線Ｌ７及び第４負極接続線Ｌ８は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１の出力端５４，５５と第２蓄電装置６１とを接続している。
第５正極接続線Ｌ９及び第５負極接続線Ｌ１０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１の出力端５４，５５と電装品とを接続している。この電装品は、燃料電池スタック３１に発電を行わせる電装品である。当該電装品には、バルブ２２、インジェクタ２３、水素循環ポンプ２４、電動圧縮機２５、及び制御装置７１が含まれる。なお、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１が出力する電力は、電源回路を介して電装品に供給されてもよい。電源回路は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１から出力された電圧を、電装品を駆動するのに適した電圧にして出力する。以下の説明において、電装品とは、燃料電池スタック３１に発電を行わせる電装品である。

【0030】

燃料電池車両１０が起動状態であって燃料電池スタック３１が発電を行っている場合、第１開閉器４２及び第２開閉器５６は閉じている。この状態でＤＣ／ＤＣコンバータ５１が動作することで、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１から出力される電力によって電装品は駆動する。電装品を駆動するために必要となる電力が、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１から出力される電力だけでは不足する場合、第２蓄電装置６１から不足分の電力が出力される。燃料電池車両１０が停止状態の際など、燃料電池スタック３１が発電を行っていない場合、第２蓄電装置６１から出力される電力によって電装品は駆動する。従って、燃料電池システム２０が停止している状態から燃料電池システム２０を動作させる際には、第２蓄電装置６１の電力によって電装品が駆動する。また、第２蓄電装置６１は、燃料電池スタック３１が発電を行っていない場合、燃料電池車両１０に搭載される補機に暗電流を供給する。

【0031】

第２電流センサ６２は、第２蓄電装置６１に接続されている。第２電流センサ６２は、第２蓄電装置６１への充電電流、及び第２蓄電装置６１の放電電流を検出する。
第２電圧センサ６３は、第２蓄電装置６１に接続されている。第２電圧センサ６３は、第２蓄電装置６１の端子間電圧を検出する。

【0032】

第２充電率推定部６４は、第２蓄電装置６１の充電率を推定する。第２充電率推定部６４は、第２電流センサ６２の検出結果を取得可能である。第２充電率推定部６４は、第２電圧センサ６３の検出結果を取得可能である。第２充電率推定部６４は、第１充電率推定部４５と同様の手法によって第２蓄電装置６１の充電率を推定する。第２蓄電装置６１の充電率は、制御装置７１によって推定されてもよい。この場合、制御装置７１が第２充電率推定部である。

【0033】

制御装置７１は、プロセッサと、記憶部と、を備える。プロセッサとしては、例えば、CPU、GPU（Graphics Processing Unit）、及びDSP（Digital Signal Processor）が挙げられる。記憶部は、RAM（Random Access Memory）及びROM（Read Only Memory）を含む。記憶部は、処理をプロセッサに実行させるように構成されたプログラムコードまたは指令を格納している。記憶部、即ち、コンピュータ可読媒体は、汎用または専用のコンピュータでアクセスできるあらゆる利用可能な媒体を含む。制御装置７１は、ASICやFPGA等のハードウェア回路によって構成されていてもよい。処理回路である制御装置７１は、コンピュータプログラムに従って動作する１つ以上のプロセッサ、ASICやFPGA等の１つ以上のハードウェア回路、或いは、それらの組み合わせを含み得る。

【0034】

制御装置７１は、燃料電池システム２０の制御を行う。詳細にいえば、制御装置７１は、燃料電池スタック３１の発電、降圧コンバータ３２の動作、及びＤＣ／ＤＣコンバータ５１の動作に関する制御を行う。制御装置７１は、スタートスイッチ１１により、燃料電池車両１０が起動状態にされているか、停止状態にされているかを認識可能である。制御装置７１は、通知部１３を制御することが可能である。

【0035】

制御装置７１は、スタートスイッチ１１によって燃料電池車両１０が起動状態とされている場合、燃料電池システム２０を動作させる。制御装置７１は、燃料電池車両１０が起動状態とされている場合、以下の終了処理を実行している。以下、終了処理について説明を行う。

【0036】

図２に示すように、ステップＳ１において、制御装置７１は、燃料電池システム２０の動作終了要求があったか否かを判定する。燃料電池システム２０の動作終了要求とは、燃料電池システム２０の動作を終了させることを制御装置７１に要求する指令である。本実施形態において、スタートスイッチ１１の操作による起動状態から停止状態への切り替えにより燃料電池システム２０の動作終了要求が制御装置７１に送られる。ステップＳ１の判定結果が肯定の場合、制御装置７１は、ステップＳ２の処理を行う。ステップＳ１は、ステップＳ１の判定結果が肯定になるまで繰り返される。

【0037】

ステップＳ２において、制御装置７１は、第２蓄電装置６１の充電率が第２蓄電装置用閾値未満か否かを判定する。第２蓄電装置用閾値は、例えば、所定時間、燃料電池スタック３１による発電が行われなかった場合であっても、第２蓄電装置６１の残容量が尽きないように設定される。燃料電池スタック３１による発電が行われないと、補機への暗電流の供給、及び自然放電によって第２蓄電装置６１の充電率は徐々に低下していく。このため、燃料電池スタック３１による発電が行われなかった時間が長くなるほど、第２蓄電装置６１の残容量は低下していく。所定時間を２週間とした場合、燃料電池スタック３１による発電を２週間行わなかった場合であっても、第２蓄電装置６１の残容量が尽きないように第２蓄電装置用閾値は設定されている。なお、第２蓄電装置６１の残容量が尽きた状態とは、第２蓄電装置６１の端子間電圧が、電装品を駆動できない電圧まで低下することをいう。ステップＳ２の判定結果が肯定の場合、制御装置７１は、ステップＳ３の処理を行う。ステップＳ２の判定結果が否定の場合、制御装置７１は、ステップＳ１１の処理を行う。ステップＳ２の処理を行う制御装置７１は、燃料電池システム２０の動作終了要求があった場合に、第２蓄電装置６１の充電率が第２蓄電装置用閾値未満か否かを判定する判定部を備えているといえる。

【0038】

ステップＳ３において、制御装置７１は、燃料電池スタック３１の発電を継続する。制御装置７１は、バルブ２２、インジェクタ２３、水素循環ポンプ２４の駆動により燃料電池スタック３１への水素ガスの供給を継続する。制御装置７１は、電動圧縮機２５の駆動により燃料電池スタック３１への酸素の供給を継続する。制御装置７１は、降圧コンバータ３２の動作を継続しており、これにより、第１蓄電装置４１の充電率は上昇していく。制御装置７１は、第１蓄電装置４１の充電率が第１蓄電装置用閾値以上になるまで燃料電池スタック３１の発電を継続する。第１蓄電装置用閾値としては、例えば、第１蓄電装置４１の電力を用いて第２蓄電装置６１の充電を行った場合に、第２蓄電装置６１の充電率を第２蓄電装置用閾値にすることができるように設定されている。詳細にいえば、第１蓄電装置４１の充電率が第１蓄電装置用閾値から第１蓄電装置用下限閾値になるまでに、第２蓄電装置６１の充電率を第２蓄電装置用閾値にすることができるように第１蓄電装置用閾値は設定されている。第１蓄電装置用下限閾値は、第１蓄電装置用閾値よりも低い値である。第１蓄電装置用下限閾値は、例えば、燃料電池システム２０の次回の動作時に、燃料電池システム２０の動作に支障を来さないように設定されている。制御装置７１は、第１充電率推定部４５によって第１蓄電装置４１の充電率を把握しながら、第１蓄電装置４１の充電率が第１蓄電装置用閾値以上になるまで燃料電池スタック３１の発電を継続してもよい。第１蓄電装置４１の充電率が第１蓄電装置用閾値以上になるまでの時間を把握できていれば、制御装置７１は、第１蓄電装置４１の充電率が第１蓄電装置用閾値以上になるまでの時間、燃料電池スタック３１の発電を継続するようにしてもよい。即ち、ステップＳ３での燃料電池スタック３１の発電は、第１蓄電装置４１の充電率を第１蓄電装置用閾値以上にできるまで継続できればよく、どのような条件によって終了してもよい。ステップＳ３の処理を行う制御装置７１は、判定部により第２蓄電装置６１の充電率が第２蓄電装置用閾値未満と判定された場合に、燃料電池スタック３１の発電を継続する発電継続部を備えているといえる。

【0039】

次に、ステップＳ４において、制御装置７１は、燃料電池スタック３１の発電を終了する。制御装置７１は、バルブ２２、インジェクタ２３、水素循環ポンプ２４、及び電動圧縮機２５を停止させることで、燃料電池スタック３１の発電を終了する。ステップＳ１～ステップＳ４の処理を行っている間は、第１開閉器４２は閉じられている。第２開閉器５６は、閉じられていてもよいし、開かれていてもよい。

【0040】

次に、ステップＳ５において、制御装置７１は、第１蓄電装置４１を用いて第２蓄電装置６１を充電する。制御装置７１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１を動作させる。ＤＣ／ＤＣコンバータ５１には、第１蓄電装置４１の電力が入力される。ＤＣ／ＤＣコンバータ５１から出力される電力によって第２蓄電装置６１は充電されていく。制御装置７１は、第２蓄電装置６１を充電する際の損失が最も小さくなるようにＤＣ／ＤＣコンバータ５１の制御を行う。第２蓄電装置６１の充電のみを考慮すると、第２蓄電装置６１への充電電流が大きいほど、発熱量が大きくなり、損失が大きくなる。このため、第２蓄電装置６１への充電電流を小さくするほど、第２蓄電装置６１での損失は小さくなる。一方で、ステップＳ５で第２蓄電装置６１の充電を行う際には、第１蓄電装置４１の電力によってＤＣ／ＤＣコンバータ５１や制御装置７１を駆動している。このため、第２蓄電装置６１の充電時間が長くなるほど、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１や制御装置７１で消費される電力が大きくなり、損失が大きくなる。これらの要素を考慮した上で、第２蓄電装置６１を充電する際の損失が最も小さくなるような充電電流が設定されている。制御装置７１は、この充電電流が第２蓄電装置６１に供給されるようにＤＣ／ＤＣコンバータ５１の制御を行う。詳細にいえば、制御装置７１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１が備えるスイッチング素子のデューティを制御することで、上記した充電電流が第２蓄電装置６１に供給されるように制御を行う。ステップＳ５の処理を行う制御装置７１は、発電継続部による燃料電池スタック３１の発電が終了した後に、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１によって第２蓄電装置６１を充電する充電部を備えているといえる。

【0041】

次に、ステップＳ６において、制御装置７１は、終了条件が成立したか否かを判定する。終了条件は、以下の第１条件及び第２条件の少なくともいずれかが成立することである。

【0042】

第１条件…第２蓄電装置６１の充電率が第２蓄電装置用閾値以上。
第２条件…第１蓄電装置４１の充電率が第１蓄電装置用下限閾値以下。
制御装置７１は、ステップＳ６の判定結果が否定の場合、ステップＳ５に戻る。即ち、第２蓄電装置６１の充電を継続する。制御装置７１は、ステップＳ６の判定結果が肯定の場合、ステップＳ７の処理を行う。ステップＳ５及びステップＳ６の処理を行っている間は、第１開閉器４２は開かれている。第２開閉器５６は、閉じられている。

【0043】

ステップＳ７において、制御装置７１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１を停止させることで、第２蓄電装置６１の充電を終了する。
次に、ステップＳ８において、制御装置７１は、第２蓄電装置６１の充電率が第２蓄電装置用閾値未満か否かを判定する。ステップＳ８の判定結果が肯定の場合、制御装置７１はステップＳ９の処理を行う。ステップＳ７の判定結果が否定の場合、制御装置７１は、ステップＳ１０の処理を行う。

【0044】

ステップＳ９において、制御装置７１は、通知を行う。この通知は、燃料電池システム２０のユーザーに対して、第２蓄電装置６１の充電率が第２蓄電装置用閾値未満であることを認識させるための通知である。通知は、通知部１３によって行われる。通知部１３がブザーであれば、制御装置７１はブザーを駆動させることで音を生じさせる。通知部１３がランプであれば、制御装置７１はランプを点灯、又は点滅させる。通知部１３が表示部であれば、制御装置７１は、第２蓄電装置６１の充電率が第２蓄電装置用閾値未満である旨の文字やマークを表示部に表示させる。

【0045】

次に、ステップＳ１０において、制御装置７１は、燃料電池システム２０の動作を終了する。これにより、燃料電池システム２０は停止する。ステップＳ１０の処理を行う制御装置７１は、充電部による第２蓄電装置６１の充電が終了した後に、燃料電池システム２０の動作を終了させる終了部を備えているといえる。制御装置７１は、ステップＳ１０の処理を終えると、終了処理を終える。

【0046】

ステップＳ１１において、制御装置７１は、第１蓄電装置４１の充電率が第１蓄電装置用下限閾値未満か否かを判定する。ステップＳ１１の判定結果が肯定の場合、制御装置７１は、ステップＳ１２の処理を行う。ステップＳ１１の判定結果が否定の場合、制御装置７１は、ステップＳ１０の処理を行う。

【0047】

ステップＳ１２において、制御装置７１は、燃料電池スタック３１の発電を継続する。制御装置７１は、降圧コンバータ３２の動作を継続しており、これにより、第１蓄電装置４１の充電率は上昇していく。制御装置７１は、第１蓄電装置４１の充電率が第１蓄電装置用下限閾値以上になるまで燃料電池スタック３１の発電を継続する。ステップＳ１２の処理を終えると、制御装置７１は、ステップＳ１０の処理を行う。

【0048】

本実施形態では、燃料電池システム２０が停止した後には、ユーザーによる燃料電池システム２０の動作開始要求があるまで、燃料電池システム２０は動作しない。燃料電池システム２０の動作開始要求とは、燃料電池システム２０を動作させることを制御装置７１に要求する指令である。例えば、スタートスイッチ１１の操作による停止状態から起動状態への切り替えがされると、燃料電池システム２０の動作開始要求が制御装置７１に送られる。従って、ユーザーが意図しないタイミングで燃料電池システム２０の動作が行われることが抑制されている。

【0049】

本実施形態の作用について説明する。
燃料電池システム２０の動作終了要求があった場合であって、第２蓄電装置６１の充電率が第２蓄電装置用閾値未満の場合、燃料電池スタック３１の発電が継続される。これにより、第１蓄電装置４１が充電される。燃料電池スタック３１の発電が終了した後には、第１蓄電装置４１の電力を用いて、第２蓄電装置６１の充電が行われる。第２蓄電装置６１の充電を行うことなく燃料電池システム２０の動作を終了させる場合に比べて、燃料電池システム２０の動作終了時点での第２蓄電装置６１の充電率を高くすることができる。燃料電池システム２０の動作終了時点での第２蓄電装置６１の充電率を高くすると、第２蓄電装置６１の残容量が尽きるまでの時間を長くすることができる。

【0050】

本実施形態の効果について説明する。
（１）制御装置７１は、燃料電池システム２０の動作終了要求があった場合に燃料電池スタック３１の発電を継続することで第１蓄電装置４１を充電し、第１蓄電装置４１の電力を用いて第２蓄電装置６１を充電している。第２蓄電装置６１の残容量が尽きるまでの時間を長くすることができるので、第２蓄電装置６１の残容量が尽きることを抑制できる。燃料電池システム２０の動作終了後に、第２蓄電装置６１を充電するために燃料電池スタック３１に発電を行わせなくても、第２蓄電装置６１の残容量が尽きることを抑制できる。このため、燃料電池システム２０の動作終了後に、第２蓄電装置６１を充電するために燃料電池スタック３１に発電を行わせることを抑制できる。従って、ユーザーの意図しないタイミングで燃料電池システム２０が動作することが抑制され、燃料電池システム２０のユーザーに違和感を抱かせにくい。

【0051】

（２）ステップＳ６において、第２蓄電装置６１の充電率が第２蓄電装置用閾値以上の場合、制御装置７１は燃料電池スタック３１の発電を終了させる。第２蓄電装置６１の充電率を第２蓄電装置用閾値以上にしやすい。このため、第２蓄電装置６１の残容量が尽きることを更に抑制できる。

【0052】

（３）制御装置７１は、第２蓄電装置６１を充電する際の損失が最も小さくなるようにＤＣ／ＤＣコンバータ５１の制御を行う。このため、第１蓄電装置４１の電力が無駄になることを抑制できる。

【0053】

（４）第１蓄電装置４１としてリチウムイオンキャパシタを用い、第２蓄電装置６１として鉛蓄電池を用いている。鉛蓄電池は、大電流を流すと損失が大きくなるため、損失を小さくするためになるべく小さい電流で充電を行う必要がある。これに対し、リチウムイオンキャパシタは鉛蓄電池に比べて、大電流を流したときの損失が小さく、短時間で充電を行うことができる。このため、同一の電力を蓄えようとした場合、鉛蓄電池は、リチウムイオンキャパシタに比べて充電に時間を要する。第１蓄電装置４１を充電した後に、第１蓄電装置４１の電力を用いて第２蓄電装置６１を充電することで、燃料電池スタック３１の発電によって第２蓄電装置６１を充電する場合に比べて、燃料電池スタック３１の発電時間を短くできる。従って、燃料電池システム２０の動作終了要求から、燃料電池システム２０の動作が終了するまでの時間を短くできる。このため、燃料電池システム２０の動作を終了させるのに要する時間が長くなることによる違和感をユーザーに抱かせにくい。なお、第１蓄電装置４１として、リチウムイオン二次電池を用いた場合であっても、同様の効果を得ることができる。

【0054】

実施形態は、以下のように変更して実施することができる。実施形態及び以下の変形例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
○ステップＳ５において、制御装置７１は、第２蓄電装置６１の充電を行えればよく、必ずしも、損失が最も小さくならなくてもよい。例えば、制御装置７１は、第２蓄電装置６１の充電率が最も速く第２蓄電装置用閾値に達するようにＤＣ／ＤＣコンバータ５１を制御してもよい。

【0055】

○ステップＳ６の終了条件として、第１条件及び第２条件の一方を用いてもよい。
○制御装置７１は、ステップＳ８及びステップＳ９の処理を行わなくてもよい。
○燃料電池システム２０は、降圧コンバータ３２を備えていなくてもよい。例えば、燃料電池スタック３１の発電した電力が、直接、第１蓄電装置４１、及びＤＣ／ＤＣコンバータ５１に供給されるようにしてもよい。

【0056】

○制御装置７１は、燃料電池システム２０が停止している間に、第２蓄電装置６１の充電率が閾値未満になった場合、燃料電池システム２０を動作させて、第２蓄電装置６１の充電を行ってもよい。上記した閾値は、第２蓄電装置用閾値よりも低い値である。この場合、燃料電池システム２０の動作を終了させる前に第２蓄電装置６１の充電を行わない場合に比べて、第２蓄電装置６１の充電率が閾値まで低下するまでの時間を長くすることができる。従って、燃料電池システム２０の動作を終了させる前に第２蓄電装置６１の充電を行わない場合に比べて、第２蓄電装置６１の充電を行うために燃料電池システム２０を動作させる頻度を少なくすることができる。燃料電池システム２０が動作する頻度を少なくすることができるため、ユーザーが違和感を抱くことを抑制できる。

【0057】

○制御装置７１は、ステップＳ２、ステップＳ６及びステップＳ８で第２蓄電装置６１の充電率が第２蓄電装置用閾値未満か否かを判定する際に、第２蓄電装置６１の開回路電圧を用いて判定を行ってもよい。第２蓄電装置６１の充電率と第２蓄電装置６１の開回路電圧には相関があり、第２蓄電装置６１の開回路電圧は第２蓄電装置６１の充電率とみなすことができる。同様に、ステップＳ３、ステップＳ６及びステップＳ１１において、第１蓄電装置４１の充電率として第１蓄電装置４１の開回路電圧を用いてもよい。

【0058】

○燃料電池システム２０は、定置型の発電機として用いられてもよい。

【符号の説明】

【0059】

２０…燃料電池システム、３１…燃料電池スタック、４１…第１蓄電装置、５１…ＤＣ／ＤＣコンバータ、６１…第２蓄電装置、７１…制御装置。

【図1】

【図2】