2023-173820 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】P2023173820

(43)【公開日】2023-12-07

(54)【発明の名称】燃料電池システム

(51)【国際特許分類】

   H01M 8/04858 20160101AFI20231130BHJP

   H01M 8/00 20160101ALI20231130BHJP

   H01M 8/249 20160101ALI20231130BHJP

   H01M 8/04537 20160101ALI20231130BHJP

   H01M 8/04694 20160101ALI20231130BHJP

   H01M 8/04492 20160101ALI20231130BHJP

【ＦＩ】

H01M8/04858

H01M8/00 A

H01M8/249

H01M8/04537

H01M8/04694

H01M8/04492

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022086320

(22)【出願日】2022-05-26

(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】100121083

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 宏義

(74)【代理人】

【識別番号】100138391

【弁理士】

【氏名又は名称】天田 昌行

(74)【代理人】

【識別番号】100074099

【弁理士】

【氏名又は名称】大菅 義之

(72)【発明者】

【氏名】小野 大輔

【テーマコード（参考）】

5H126

5H127

【Ｆターム（参考）】

5H126AA21

5H127AB14

5H127AB17

5H127AB29

5H127AC05

5H127BA02

5H127BA22

5H127BA58

5H127BB02

5H127BB12

5H127BB37

5H127DB48

5H127DB69

5H127DC42

5H127DC46

(57)【要約】

【課題】水つまりによる各燃料電池の劣化を抑制しつつ、二次電池の充電量の変動を抑制する。
【解決手段】燃料電池ＦＣｍ、ＦＣｓの出力電力の合計が負荷Ｌｏから要求される電力と等しくなるように燃料電池ＦＣｍ、ＦＣｓの発電を制御し、燃料電池ＦＣｍの出力電力が出力電力Ｐ１になるとともに燃料電池ＦＣｓの出力電力が出力電力Ｐ１より小さい出力電力Ｐ２になるように、燃料電池ＦＣｍ、ＦＣｓの発電を制御する第１制御処理と、燃料電池ＦＣｍの出力電力が出力電力Ｐ２になるとともに燃料電池ＦＣｓの出力電力が出力電力Ｐ１になるように、燃料電池ＦＣｍ、ＦＣｓの発電を制御する第２制御処理とを交互に実行する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

負荷及び二次電池に電力を供給する第１及び第２燃料電池と、
前記第１及び第２燃料電池の出力電力の合計が前記負荷から要求される電力と等しくなるように前記第１及び第２燃料電池の発電を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記第１燃料電池の出力電力が第１出力電力になるとともに前記第２燃料電池の出力電力が前記第１出力電力より小さい第２出力電力になるように、前記第１及び第２燃料電池の発電を制御する第１制御処理と、前記第１燃料電池の出力電力が前記第２出力電力になるとともに前記第２燃料電池の出力電力が前記第１出力電力になるように、前記第１及び第２燃料電池の発電を制御する第２制御処理とを交互に実行する
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であって、
前記制御部は、前記第１及び第２燃料電池の出力電力の合計が前記負荷から要求される電力より小さい場合、前記第１出力電力を前記第１及び第２燃料電池の出力電力の最大値とする
ことを特徴とする燃料電池システム。

【請求項3】

請求項１に記載の燃料電池システムであって、
前記制御部は、一定期間経過毎に、前記第１及び第２制御処理を交互に実行する
ことを特徴とする燃料電池システム。

【請求項4】

請求項１に記載の燃料電池システムであって、
前記制御部は、前記第１燃料電池において水つまりを検知すると、前記第１制御処理を実行し、前記第２燃料電池において水つまりを検知すると、前記第２制御処理を実行する
ことを特徴とする燃料電池システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、燃料電池システムに関する。

【背景技術】

【0002】

燃料電池システムとして、複数の燃料電池の出力電力を調整して負荷に供給するものがある。関連する技術として、特許文献１がある。

【0003】

ところで、燃料電池の出力電力が比較的小さく、燃料電池に供給される酸化剤ガスの単位時間あたりの流量が比較的小さい場合、酸化剤ガスによって燃料電池内に滞留する水を燃料電池の外に排出することが難しくなるため、水つまりによる燃料電池の劣化が懸念される。

【0004】

そのため、上記燃料電池システムでは、複数の燃料電池のうちの少なくとも１つの燃料電池の出力電力が比較的小さい場合、その燃料電池が劣化し易くなるおそれがある。

【0005】

そこで、他の燃料電池システムとして、各燃料電池の水つまりが解消されるように各燃料電池の出力電力を定期的に増加させるものがある。

【0006】

しかしながら、上記他の燃料電池システムでは、各燃料電池から出力される電力の合計が負荷から要求される電力よりも大きくなると、その余剰分の電力が燃料電池システム内の二次電池に供給されるため、二次電池の充電量が大きく変動し二次電池の劣化につながるおそれがある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２００４－１７８８７７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

本発明の一側面に係る目的は、水つまりによる各燃料電池の劣化を抑制しつつ、二次電池の充電量の変動を抑制することが可能な燃料電池システムを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明に係る一つの形態である燃料電池システムは、負荷及び二次電池に電力を供給する第１及び第２燃料電池と、前記第１及び第２燃料電池の出力電力の合計が前記負荷から要求される電力と等しくなるように前記第１及び第２燃料電池の発電を制御する制御部とを備える。

【0010】

前記制御部は、前記第１燃料電池の出力電力が第１出力電力になるとともに前記第２燃料電池の出力電力が前記第１出力電力より小さい第２出力電力になるように、前記第１及び第２燃料電池の発電を制御する第１制御処理と、前記第１燃料電池の出力電力が前記第２出力電力になるとともに前記第２燃料電池の出力電力が前記第１出力電力になるように、前記第１及び第２燃料電池の発電を制御する第２制御処理とを交互に実行する。

【0011】

これにより、第１出力電力が水つまりを解消することが可能な大きさである場合、第１及び第２制御処理が交互に実行されることで、第１及び第２燃料電池の水つまりを解消することができるため、水つまりによる第１及び第２燃料電池の劣化を抑制することができる。また、第１及び第２燃料電池の出力電力の合計が負荷から要求される電力と等しくなるように第１及び第２燃料電池の発電が制御されるため、二次電池の充電量の変動を抑制することができる。

【0012】

また、前記制御部は、前記第１及び第２燃料電池の出力電力の合計が前記負荷から要求される電力より小さい場合、前記第１出力電力を前記第１及び第２燃料電池の出力電力の最大値とするように構成してもよい。

【0013】

これにより、第１及び第２燃料電池の出力電力の合計が負荷から要求される電力より小さい場合であっても、第１出力電力が水つまりを解消することが可能な大きさになり易くなるため、第１及び第２燃料電池の水つまりを解消することができ、水つまりによる第１及び第２燃料電池の劣化を抑制することができる。

【0014】

また、前記制御部は、一定期間経過毎に、前記第１及び第２制御処理を交互に実行するように構成してもよい。

【0015】

また、前記制御部は、前記第１燃料電池において水つまりを検知すると、前記第１制御処理を実行し、前記第２燃料電池において水つまりを検知すると、前記第２制御処理を実行するように構成してもよい。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、複数の燃料電池の出力電力を負荷及び二次電池に供給する燃料電池システムにおいて、水つまりによる各燃料電池の劣化を抑制しつつ、二次電池の充電量の変動を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】実施形態の燃料電池システムの一例を示す図である。

【図2】実施例１における第１制御処理と第２制御処理を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下図面に基づいて実施形態について詳細を説明する。

【0019】

図１は、実施形態の燃料電池システムの一例を示す図である。

【0020】

図１に示す燃料電池システムＦＣＳは、例えば、定置式発電機や非常用電源であり、燃料電池システムＦＣＳの外部に設けられる負荷Ｌｏに電力を供給する。なお、燃料電池システムＦＣＳは、商用電源と協働して負荷Ｌｏに電力を供給するように構成してもよい。

【0021】

また、燃料電池システムＦＣＳは、マスタとしての燃料電池モジュールＦＣＭｍと、スレーブとしての燃料電池モジュールＦＣＭｓとを備える。

【0022】

燃料電池モジュールＦＣＭｍは、燃料電池ＦＣｍ（第１燃料電池）と、水素タンクＴと、インジェクタＩＮＪと、エアコンプレッサＡＣＰと、ＤＣＤＣコンバータＣＮＶと、二次電池Ｂと、電流センサＳｉと、電圧センサＳｖと、流量センサＳｆと、発電制御部ＰＣＮＴｍと、全体統括制御部ＣＮＴ（制御部）とを備える。なお、発電制御部ＰＣＮＴｍ、ＰＣＮＴｓ及び全体統括制御部ＣＮＴは、マイクロコンピュータなどにより構成される。また、全体統括制御部ＣＮＴは、発電制御部ＰＣＮＴｍに含まれてもよい。

【0023】

燃料電池モジュールＦＣＭｓは、燃料電池ＦＣｓ（第２燃料電池）と、水素タンクＴと、インジェクタＩＮＪと、エアコンプレッサＡＣＰと、ＤＣＤＣコンバータＣＮＶと、流量センサＳｆと、発電制御部ＰＣＮＴｓとを備える。なお、燃料電池モジュールＦＣＭｍ、ＦＣＭｓにおいて、同じ構成には同じ符号を付している。

【0024】

燃料電池ＦＣｍ、ＦＣｓは、複数の燃料電池セルを積層させて構成される燃料電池であり、水素ガスに含まれる水素と酸化剤ガス（空気など）に含まれる酸素との電気化学反応により電気を発生させる。また、水素イオンと酸素イオンとが結合して生成される水が燃料電池ＦＣｍ、ＦＣｍの水素ガスや酸化剤ガスの流路に滞留する可能性がある。この水が水素ガスや酸化剤ガスの流路に滞留すると、すなわち、水つまりが発生すると、燃料電池ＦＣｍ、ＦＣｓに供給される燃料ガスや酸化剤ガスの量が低下する。すると、燃料電池ＦＣｍ、ＦＣｓにおいて水素酸化反応速度や酸化還元反応速度が正常時より遅くなり、燃料電池ＦＣｍ、ＦＣｓの電圧が正常時より低下する。すなわち、水つまりが発生すると、燃料電池ＦＣｍ、ＦＣｓが劣化した状態になる。この水つまりに対する回復動作の一例としては、燃料電池ＦＣｍ、ＦＣｓに供給される酸化剤ガスの供給量を増加させるために、燃料電池ＦＣｍ、ＦＣｓの出力電力（発電電力）を増加させることが考えられる。燃料電池ＦＣｍ、ＦＣｓに供給される酸化剤ガスの供給量が増加することで燃料電池ＦＣｍ、ＦＣｓに溜まった水が燃料電池ＦＣｍ、ＦＣｓの外に排出され、燃料電池ＦＣｍ、ＦＣｓの状態が劣化状態から元の正常な状態に回復する。

【0025】

水素タンクＴは、水素ガスの貯蔵容器である。水素タンクＴに貯蔵された水素ガスはインジェクタＩＮＪを介して燃料電池ＦＣｍ、ＦＣｓに供給される。

【0026】

インジェクタＩＮＪは、発電制御部ＰＣＮＴｍ、ＰＣＮＴｓにより動作が制御され、燃料電池ＦＣｍ、ＦＣｓに供給される水素ガスの圧力が一定になるように水素ガスの流量を調整する。

【0027】

エアコンプレッサＡＣＰは、発電制御部ＰＣＮＴｍ、ＰＣＮＴｓにより動作が制御され、燃料電池モジュールＦＣＭｍ、ＦＣＭｓの周囲に存在する酸化剤ガスを圧縮し燃料電池ＦＣｍ、ＦＣｓに供給する。

【0028】

ＤＣＤＣコンバータＣＮＶは、燃料電池ＦＣｍ、ＦＣｓの後段に接続され、燃料電池ＦＣｍ、ＦＣｓから出力される電圧を所定の電圧に変換する。また、ＤＣＤＣコンバータＣＮＶから出力される電力は、負荷Ｌｏの他に、インジェクタＩＮＪやエアコンプレッサＡＣＰなどの内部負荷及び二次電池Ｂに供給される。

【0029】

二次電池Ｂは、リチウムイオンキャパシタなどにより構成され、ＤＣＤＣコンバータＣＮＶと負荷Ｌｏとの間に接続されている。各ＤＣＤＣコンバータＣＮＶから出力される電力の合計値と、内部負荷に供給される電力との差に相当する供給電力が、負荷Ｌｏから要求される要求電力より大きい場合、その供給電力のうちの要求電力に相当する電力が負荷Ｌｏに供給されるとともに残りの電力が二次電池Ｂに供給される。各ＤＣＤＣコンバータＣＮＶから二次電池Ｂに電力が供給されると、二次電池Ｂが充電され二次電池Ｂの充電量が増加する。また、各ＤＣＤＣコンバータＣＮＶから出力される電力の合計値と、内部負荷に供給される電力との差に相当する供給電力が、負荷Ｌｏから要求される要求電力より小さい場合、その供給電力が負荷Ｌｏに供給されるとともに足りない分の電力が二次電池Ｂから負荷Ｌｏに供給される。二次電池Ｂから負荷Ｌｏに電力が供給されると、二次電池Ｂが放電され二次電池Ｂの充電量が減少する。なお、充電量とは、二次電池Ｂの充電率［％］（二次電池Ｂの満充電容量に対する残容量の割合）、または、二次電池Ｂに電流が流れていないときの二次電池Ｂの開回路電圧［Ｖ］、または、二次電池Ｂに電流が流れているときの二次電池Ｂの閉回路電圧［Ｖ］、または、二次電池Ｂに流れる電流の積算値［Ａｈ］などとする。

【0030】

電流センサＳｉは、シャント抵抗やホール素子などにより構成され、二次電池Ｂに流れる電流を検出する。電流センサＳｉにより検出された電流は発電制御部ＰＣＮＴｍ、ＰＣＮＴｓに送られる。

【0031】

電圧センサＳｖは、分圧抵抗などにより構成され、二次電池Ｂの電圧を検出する。電圧センサＳｖにより検出された電圧は発電制御部ＰＣＮＴｍ、ＰＣＮＴｓに送られる。

【0032】

流量センサＳｆは、燃料電池ＦＣｍ、ＦＣｓに供給される酸化剤ガスの流量を検出する。流量センサＳｆにより検出された流量は発電制御部ＰＣＮＴｍ、ＰＣＮＴｓに送られる。

【0033】

発電制御部ＰＣＮＴｍは、燃料電池ＦＣｍの出力電力が、全体統括制御部ＣＮＴから送信される目標発電電力に追従するように、内部負荷の動作を制御することで燃料電池ＦＣｍの発電を制御する。また、発電制御部ＰＣＮＴｓは、燃料電池ＦＣｓの出力電力が、全体統括制御部ＣＮＴから送信される目標発電電力に追従するように、内部負荷の動作を制御することで燃料電池ＦＣｓの発電を制御する。

【0034】

全体統括制御部ＣＮＴは、通常発電制御時、二次電池Ｂの充電量が小さくなるほど、燃料電池ＦＣｍ、ＦＣｓにそれぞれ対応する目標発電電力を段階的に大きくし、二次電池Ｂの充電量が大きくなるほど、燃料電池ＦＣｍ、ＦＣｓにそれぞれ対応する目標発電電力を段階的に小さくする。

【0035】

また、全体統括制御部ＣＮＴは、燃料電池システムＦＣＳから負荷Ｌｏに一定電力を継続して供給する一定電力供給時、燃料電池ＦＣｍ、ＦＣｓの出力電力の合計が負荷Ｌｏから要求される電力と等しくなるように、燃料電池ＦＣｍ、ＦＣｓにそれぞれ対応する目標発電電力を求め、その求めた各目標発電電力を発電制御部ＰＣＮＴｍ、ＰＣＮＴｓに送信する。これにより、燃料電池ＦＣｍ、ＦＣｓの出力電力の合計が負荷Ｌｏから要求される電力と等しくなるように燃料電池ＦＣｍ、ＦＣｓの発電が制御されるため、二次電池Ｂの充電量の変動を抑制することができる。

【0036】

また、全体統括制御部ＣＮＴは、一定電力供給時、燃料電池ＦＣｍの出力電力が出力電力Ｐ１（第１出力電力）になるとともに燃料電池ＦＣｓの出力電力が出力電力Ｐ２（第２出力電力）になるように各目標発電電力を求める第１制御処理と、燃料電池ＦＣｍの出力電力が出力電力Ｐ２になるとともに燃料電池ＦＣｓの出力電力が出力電力Ｐ１になるように各目標発電電力を求める第２制御処理とを交互に実行する。なお、出力電力Ｐ２は、出力電力Ｐ１より小さいものとする。これにより、出力電力Ｐ１が水つまりを解消することが可能な大きさである場合、第１及び第２制御処理が交互に実行されることで、燃料電池ＦＣｍ、ＦＣｓの水つまりを解消することができるため、水つまりによる燃料電池ＦＣｍ、ＦＣｓの劣化を抑制することができる。

【0037】

なお、全体統括制御部ＣＮＴは、一定電力供給時、燃料電池ＦＣｍ、ＦＣｓの出力電力の合計が負荷Ｌｏから要求される電力より小さい場合に、出力電力Ｐ１を燃料電池ＦＣｍ、ＦＣｓの出力電力の最大値とするように構成してもよい。これにより、燃料電池ＦＣｍ、ＦＣｓの出力電力の合計が負荷Ｌｏから要求される電力より小さい場合であっても、出力電力Ｐ１が水つまりを解消することが可能な大きさになり易くなるため、燃料電池ＦＣｍ、ＦＣｓの水つまりを解消することができ、水つまりによる燃料電池ＦＣｍ、ＦＣｓの劣化を抑制することができる。

【0038】

＜実施例１＞
実施例１における全体統括制御部ＣＮＴは、一定電力供給時、一定期間Ｔ１経過毎に、第１制御処理と第２制御処理とを交互に実行する。なお、全体統括制御部ＣＮＴは、タイマなどを用いて、一定期間Ｔ１を計測する。

【0039】

図２は、実施例１における第１制御処理と第２制御処理を説明するための図である。なお、図２（ａ）は、燃料電池ＦＣｍ、ＦＣｓの出力電力の合計を示し、図２（ｂ）は、二次電池Ｂの充電量を示し、図２（ｃ）は、燃料電池ＦＣｍの出力電力を示し、図２（ｄ）は、燃料電池ＦＣｍへの酸化剤ガスの流量を示し、図２（ｅ）は、燃料電池ＦＣｓの出力電力を示し、図２（ｆ）は、燃料電池ＦＣｓへの酸化剤ガスの流量を示している。また、燃料電池ＦＣｍ、ＦＣｓの出力電力が出力電力Ｐ１である場合に燃料電池ＦＣｍ、ＦＣｓに供給される酸化剤ガスの流量を流量Ｆ１とする。また、燃料電池ＦＣｍ、ＦＣｓの出力電力が出力電力Ｐ２である場合に燃料電池ＦＣｍ、ＦＣｓに供給される酸化剤ガスの流量を流量Ｆ２とする。また、出力電力Ｐ１＞出力電力Ｐ２とし、流量Ｆ１＞流量Ｆ２とする。また、流量閾値Ｆｔｈは、燃料電池ＦＣｍ、ＦＣｓに水つまりが発生していないときに燃料電池ＦＣｍ、ＦＣｓに供給される酸化剤ガスの流量とする。

【0040】

全体統括制御部ＣＮＴは、時刻ｔ０から時刻ｔ１までの一定期間Ｔ１において、第１制御処理を実行し、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの一定期間Ｔ１において、第２制御処理を実行し、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの一定期間Ｔ１において、再び、第１制御処理を実行している。すなわち、全体統括制御部ＣＮＴは、一定期間Ｔ１経過毎に、第１制御処理と第２制御処理とを交互に実行している。

【0041】

そのため、時刻ｔ０から時刻ｔ１までの一定期間Ｔ１や時刻ｔ２から時刻ｔ３までの一定期間Ｔ１において、燃料電池ＦＣｍの出力電力は出力電力Ｐ１になり、燃料電池ＦＣｓの出力電力は出力電力Ｐ２になり、燃料電池ＦＣｍ、ＦＣｓの出力電力の合計は出力電力Ｐ（＝出力電力Ｐ１＋出力電力Ｐ２）となっている。

【0042】

また、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの一定期間Ｔ１において、燃料電池ＦＣｍの出力電力は出力電力Ｐ２になり、燃料電池ＦＣｓの出力電力は出力電力Ｐ１になり、燃料電池ＦＣｍ、ＦＣｓの出力電力の合計は出力電力Ｐ（＝出力電力Ｐ１＋出力電力Ｐ２）となっている。

【0043】

すなわち、時刻ｔ０から時刻ｔ３までの期間において、燃料電池ＦＣｍ、ＦＣｓの出力電力の合計は常に一定であり、燃料電池ＦＣｍ、ＦＣｓの出力電力の合計である出力電力Ｐは負荷Ｌｏから要求される電力と等しい。そのため、時刻ｔ０から時刻ｔ３までの期間において、二次電池Ｂは充放電が行われず、二次電池Ｂの充電量は変動しない。

【0044】

また、時刻ｔ０から時刻ｔ１までの一定期間Ｔ１や時刻ｔ２から時刻ｔ３までの一定期間Ｔ１において、燃料電池ＦＣｍに供給される酸化剤ガスの流量は流量閾値Ｆｔｈより大きい流量Ｆ２になる。また、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの一定期間Ｔ１において、燃料電池ＦＣｓに供給される酸化剤ガスの流量は流量閾値Ｆｔｈより大きい流量Ｆ２になる。そのため、時刻ｔ０から時刻ｔ３までの期間において、燃料電池ＦＣｍ、ＦＣｓに水つまりが発生しない。

【0045】

＜実施例２＞
実施例２における全体統括制御部ＣＮＴは、一定電力供給時、燃料電池ＦＣｍにおいて水つまりを検知すると、第１制御処理を実行し、燃料電池ＦＣｓにおいて水つまりを検知すると、第２制御処理を実行する。

【0046】

例えば、全体統括制御部ＣＮＴは、燃料電池ＦＣｍの電圧または燃料電池ＦＣｍの燃料電池セルの電圧が電圧閾値Ｖｔｈ以下である状態が一定期間Ｔ２継続すると、燃料電池ＦＣｍにおいて水つまりが発生したと検知し、燃料電池ＦＣｓの電圧または燃料電池ＦＣｓの燃料電池セルの電圧が電圧閾値Ｖｔｈ以下である状態が一定期間Ｔ２継続すると、燃料電池ＦＣｓにおいて水つまりが発生したと検知する。また、全体統括制御部ＣＮＴは、燃料電池ＦＣｍの電圧または燃料電池ＦＣｍの燃料電池セルの電圧が電圧閾値Ｖｔｈより大きい状態が一定期間Ｔ３継続すると、燃料電池ＦＣｍにおいて水つまりが解消したと検知し、燃料電池ＦＣｓの電圧または燃料電池ＦＣｓの燃料電池セルの電圧が電圧閾値Ｖｔｈより大きい状態が一定期間Ｔ３継続すると、燃料電池ＦＣｓにおいて水つまりが解消したと検知する。なお、電圧閾値Ｖｔｈは、燃料電池ＦＣｍ、ＦＣｓに水つまりが発生したときの燃料電池ＦＣｍ、ＦＣｓの電圧または燃料電池ＦＣｍ、ＦＣｓの燃料電池セルの電圧とする。また、一定期間Ｔ２と一定期間Ｔ３は、同じ期間でもよいし、異なる期間でもよい。

【0047】

または、例えば、全体統括制御部ＣＮＴは、燃料電池ＦＣｍに供給される酸化剤ガスの流量が流量閾値Ｆｔｈ以下である状態が一定期間Ｔ４継続すると、燃料電池ＦＣｍにおいて水つまりが発生したと検知し、燃料電池ＦＣｓに供給される酸化剤ガスの流量が流量閾値Ｆｔｈ以下である状態が一定期間Ｔ４継続すると、燃料電池ＦＣｓにおいて水つまりが発生したと検知する。また、全体統括制御部ＣＮＴは、燃料電池ＦＣｍに供給される酸化剤ガスの流量が流量閾値Ｆｔｈより大きい状態が一定期間Ｔ５継続すると、燃料電池ＦＣｍにおいて水つまりが解消したと検知し、燃料電池ＦＣｓに供給される酸化剤ガスの流量が流量閾値Ｆｔｈより大きい状態が一定期間Ｔ５継続すると、燃料電池ＦＣｓにおいて水つまりが解消したと検知する。なお、流量閾値Ｆｔｈは、燃料電池ＦＣｍ、ＦＣｓに水つまりが発生したときに燃料電池ＦＣｍ、ＦＣｓに供給されていた酸化剤ガスの流量とする。また、一定期間Ｔ４と一定期間Ｔ５は、同じ期間でもよいし、異なる期間でもよい。

【0048】

なお、本発明は、以上の実施の形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変更が可能である。

【0049】

＜変形例＞
燃料電池システムＦＣＳに備えられるスレーブとしての燃料電池モジュールの数は２つ以上でもよい。

【0050】

ここで、燃料電池システムＦＣＳにマスタとしての燃料電池モジュールＦＣＭｍと、スレーブとしての２つの燃料電池モジュールＦＣＭｓ１、ＦＣＭｓ２とが備えられ、燃料電池モジュールＦＣＭｓ１に燃料電池ＦＣｓ１と、発電制御部ＰＣＮＴｓ１とが備えられ、燃料電池モジュールＦＣＭｓ２に燃料電池ＦＣｓ２と、発電制御部ＰＣＮＴｓ２とが備えられている場合を想定する。

【0051】

この場合、全体統括制御部ＣＮＴは、一定電力供給時、燃料電池ＦＣｍ、ＦＣｓ１、ＦＣｓ２の出力電力の合計が負荷Ｌｏから要求される電力と等しくなるように、燃料電池ＦＣｍ、ＦＣｓ１、ＦＣｓ２にそれぞれ対応する目標発電電力を求め、その求めた各目標発電電力を発電制御部ＰＣＮＴｍ、ＰＣＮＴｓ１、ＰＣＮＴｓ２に送信する。

【0052】

また、全体統括制御部ＣＮＴは、一定電力供給時、燃料電池ＦＣｍの出力電力が出力電力Ｐ１になるとともに燃料電池ＦＣｓ１の出力電力が出力電力Ｐ２になるとともに燃料電池ＦＣｓ２の出力電力が出力電力Ｐ３になるように各目標発電電力を求める第１制御処理と、燃料電池ＦＣｍの出力電力が出力電力Ｐ２になるとともに燃料電池ＦＣｓ１の出力電力が出力電力Ｐ１になるとともに燃料電池ＦＣｓ２の出力電力が出力電力Ｐ３になるように各目標発電電力を求める第２制御処理と、燃料電池ＦＣｍの出力電力が出力電力Ｐ３になるとともに燃料電池ＦＣｓ１の出力電力が出力電力Ｐ２になるとともに燃料電池ＦＣｓ２の出力電力が出力電力Ｐ１になるように各目標発電電力を求める第３制御処理とを順次繰り返し実行する。なお、出力電力Ｐ１は、出力電力Ｐ２、Ｐ３より大きいものとし、出力電力Ｐ２、Ｐ３は互いに同じ値でも異なる値でもよい。また、第１制御処理において、燃料電池ＦＣｓ１の出力電力が出力電力Ｐ３になるとともに燃料電池ＦＣｓ２の出力電力が出力電力Ｐ２になるように各目標発電電力を求めてもよい。また、第２制御処理において、燃料電池ＦＣｍの出力電力が出力電力Ｐ３になるとともに燃料電池ＦＣｓ２の出力電力が出力電力Ｐ２になるように各目標発電電力を求めてもよい。また、第３制御処理において、燃料電池ＦＣｍの出力電力が出力電力Ｐ２になるとともに燃料電池ＦＣｓ１の出力電力が出力電力Ｐ３になるように各目標発電電力を求めてもよい。

【0053】

このように構成しても、出力電力Ｐ１が水つまりを解消することが可能な大きさである場合、第１～第３制御処理が順次繰り返し実行されることで、燃料電池ＦＣｍ、ＦＣｓ１、ＦＣｓ２の水つまりを解消することができるため、水つまりによる燃料電池ＦＣｍ、ＦＣｓ１、ＦＣｓ２の劣化を抑制することができる。また、燃料電池ＦＣｍ、ＦＣｓ１、ＦＣｓ２の出力電力の合計が負荷Ｌｏから要求される電力と等しくなるように燃料電池ＦＣｍ、ＦＣｓ１、ＦＣｓ２の発電が制御されるため、二次電池Ｂの充電量の変動を抑制することができる。

【0054】

なお、燃料電池システムＦＣＳにスレーブとしての燃料電池モジュールを３つ以上備える場合についても、燃料電池システムＦＣＳにスレーブとしての燃料電池モジュールを２つ備える場合と同様に各燃料電池の出力電力を協調させるための制御処理を順次繰り返し実施することで適用可能である。

【符号の説明】

【0055】

ＦＣＳ 燃料電池システム
ＦＣＭｍ、ＦＣＭｓ 燃料電池モジュール
ＰＣＮＴ 発電制御部
ＣＮＴ 全体統括制御部
Ｌｏ 負荷
ＦＣ 燃料電池
Ｔ 水素タンク
ＩＮＪ インジェクタ
ＡＣＰ エアコンプレッサ
ＣＮＶ ＤＣＤＣコンバータ
Ｂ 二次電池
Ｓｉ 電流センサ
Ｓｖ 電圧センサ

【図1】

【図2】