特開 2023-94169 燃料電池システム、制御装置、及び制御方法

(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】P2023094169

(43)【公開日】2023-07-05

(54)【発明の名称】燃料電池システム、制御装置、及び制御方法

(51)【国際特許分類】

   H01M 8/04858 20160101AFI20230628BHJP

   H01M 8/249 20160101ALI20230628BHJP

   H01M 8/04537 20160101ALI20230628BHJP

   H01M 8/0438 20160101ALI20230628BHJP

   H01M 8/043 20160101ALI20230628BHJP

   H01M 8/04746 20160101ALI20230628BHJP

   H01M 8/10 20160101ALN20230628BHJP

【ＦＩ】

H01M8/04858

H01M8/249

H01M8/04537

H01M8/0438

H01M8/043

H01M8/04746

H01M8/10 101

【審査請求】未請求

【請求項の数】15

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021209482

(22)【出願日】2021-12-23

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）２０２０年度～２０２２年度、国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構燃料電池等利用の飛躍的拡大に向けた共通課題解決型産学官連携研究開発事業／共通課題解決型基盤技術開発／大型モビリティに適応する多用途型燃料電池モジュールの研究開発委託業務 産業技術力強化法第１７条の適用を受ける特許出願

(71)【出願人】

【識別番号】317015294

【氏名又は名称】東芝エネルギーシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100091487

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 行孝

(74)【代理人】

【識別番号】100120031

【弁理士】

【氏名又は名称】宮嶋 学

(74)【代理人】

【識別番号】100107582

【弁理士】

【氏名又は名称】関根 毅

(74)【代理人】

【識別番号】100124372

【弁理士】

【氏名又は名称】山ノ井 傑

(74)【代理人】

【識別番号】100125151

【弁理士】

【氏名又は名称】新畠 弘之

(72)【発明者】

【氏名】小川 雅弘

(72)【発明者】

【氏名】木村 俊介

【テーマコード（参考）】

5H126

5H127

【Ｆターム（参考）】

5H126BB06

5H127AA06

5H127AB13

5H127AB17

5H127AC05

5H127BB02

5H127BB12

5H127BB37

5H127CC07

5H127DB22

5H127DB63

5H127DC02

5H127DC22

5H127DC44

5H127DC45

5H127DC89

(57)【要約】

【課題】燃料電池スタックを数台直列に接続した複数の燃料電池それぞれの出力電流の調整が可能な燃料電池システム、制御装置、及び制御方法を提供する。
【解決手段】本実施形態によれば、燃料電池システムは、第１燃料電池群と、第１電力変換器と、第２燃料電池群と、第２電力変換器と、第１配管と、を備える。第１燃料電池群は、複数の燃料電池スタックを直列に接続して構成される。第１電力変換器は、第１燃料電池群の第１発電電力を第１出力電流に応じて制御可能である。第２燃料電池群は、複数の燃料電池スタックにそれぞれ対応する複数の燃料電池スタックを直列に接続して構成される。第２電力変換器は、第２燃料電池群の第２発電電力を第２出力電流に応じて制御可能である。第１配管は、第１燃料電池群の複数の燃料電池スタックと、第２燃料電池群の複数の燃料電池スタックと、のそれぞれに酸素含有ガスを供給する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の燃料電池スタックを直列に接続した第１燃料電池群と、
前記第１燃料電池群の第１発電電力を第１出力電流に応じて制御可能である第１電力変換器と、
前記複数の燃料電池スタックにそれぞれ対応する複数の燃料電池スタックを直列に接続した第２燃料電池群と、
前記第２燃料電池群の第２発電電力を第２出力電流に応じて制御可能である第２電力変換器と、
前記第１燃料電池群の複数の燃料電池スタックと、前記第２燃料電池群の複数の燃料電池スタックと、のそれぞれの対応する燃料電池スタック間に酸素含有ガスを供給する第１配管と、
を備える、燃料電池システム。

【請求項2】

前記第１出力電流と前記第２出力電流とのそれぞれが所定値となるように、前記第１電力変換器、及び前記第２電力変換器を制御する制御装置を、更に備える請求項１に記載の燃料電池システム。

【請求項3】

前記制御装置は、前記第１出力電流と前記第２出力電流とを供給される前記酸素含有ガスに対応するように制御しつつ、所定の電力値に合致させる制御を前記第１電力変換器、及び前記第２電力変換器に対して行う、請求項２に記載の燃料電池システム。

【請求項4】

前記制御装置は、初期駆動では、前記第１出力電流及び前記第２出力電流を増加させ、所定の電力値になるように前記第１電力変換器、及び前記第２電力変換器を制御する、請求項２に記載の燃料電池システム。

【請求項5】

前記第１配管は、前記第１燃料電池群の複数の燃料電池スタックと、前記第２燃料電池群の複数の燃料電池スタックと、のそれぞれの対応する燃料電池スタック間に同等量の酸素含有ガスを供給する、請求項２又は３に記載の燃料電池システム。

【請求項6】

前記第１燃料電池群の複数の燃料電池スタックと、前記第２燃料電池群の複数の燃料電池スタックと、のそれぞれの対応する燃料電池スタック間に所定量の水素含有ガスを供給する第２配管と、を更に備える、請求項１に記載の燃料電池システム。

【請求項7】

前記第１燃料電池群の複数の燃料電池スタックと、前記第２燃料電池群の複数の燃料電池スタックと、のそれぞれの対応する燃料電池スタック間に所定量の冷却水を供給する第３配管と、を更に備える、請求項６に記載の燃料電池システム。

【請求項8】

前記第１配管、前記第２配管、及び前記第３配管の少なくともいずれかは、前記第１燃料電池群の複数の燃料電池スタックと、前記第２燃料電池群の複数の燃料電池スタックと、の対応する燃料電池スタック間の配管径が同等である、請求項７に記載の燃料電池システム。

【請求項9】

前記第１配管に供給される前記水素含有ガスを供給する第１供給装置を更に備え、
前記第１供給装置は、前記第１出力電流及び前記第２出力電流の少なくとも一方に応じて、前記酸素含有ガスの供給量が制御される、請求項１に記載の燃料電池システム。

【請求項10】

前記第２配管に供給される前記酸素含有ガスを供給する第２供給装置を更に備え、
前記第２供給装置は、前記第１出力電流及び前記第２出力電流の少なくとも一方に応じて、前記水素含有ガスの供給量が制御される、請求項６に記載の燃料電池システム。

【請求項11】

前記第３配管に供給される前記冷却水を供給する第３供給装置を更に備え、
前記第３供給装置は、前記第１出力電流及び前記第２出力電流の少なくとも一方に応じて、前記冷却水の供給量が制御される、請求項７に記載の燃料電池システム。

【請求項12】

前記制御装置は、前記第１供給装置、前記第２供給装置、及び前記第３供給装置の少なくともいずれかを更に制御する、請求項１１に記載の燃料電池システム。

【請求項13】

前記制御装置は、
前記第１電力変換器、及び前記第２電力変換器を制御する第１制御装置と、
前記第１供給装置、前記第２供給装置、及び前記第３供給装置の少なくともいずれかを制御する第２制御装置と、を有し、
前記制御装置を制御する第３制御装置を更に備える、請求項１２に記載の燃料電池システム。

【請求項14】

複数の燃料電池スタックを直列に接続した第１燃料電池群と、
前記複数の燃料電池スタックにそれぞれ対応する複数の燃料電池スタックを直列に接続した第２燃料電池群と、
前記第１燃料電池群の第１発電電力を第１出力電流に応じて制御可能である第１電力変換器と、
前記第２燃料電池群の第２発電電力を第２出力電流に応じて制御可能である第２電力変換器と、
前記第１燃料電池群の複数の燃料電池スタックと、前記第２燃料電池群の複数の燃料電池スタックと、のそれぞれに酸素含有ガスを供給する第１配管と、
を備える、燃料電池システムの制御装置であって、前記第１出力電流と前記第２出力電流とを供給される前記酸素含有ガスに対応するように制御しつつ、所定の電力値に合致させる制御を前記第１電力変換器、及び前記第２電力変換器に対して行う、制御装置。

【請求項15】

複数の燃料電池スタックを直列に接続した第１燃料電池群と、
前記複数の燃料電池スタックにそれぞれ対応する複数の燃料電池スタックを直列に接続した第２燃料電池群と、
前記第１燃料電池群の第１発電電力を第１出力電流に応じて制御可能である第１電力変換器と、
前記第２燃料電池群の第２発電電力を第２出力電流に応じて制御可能である第２電力変換器と、
前記第１燃料電池群の複数の燃料電池スタックと、前記第２燃料電池群の複数の燃料電池スタックと、のそれぞれに酸素含有ガスを供給する第１配管と、
を備える、燃料電池システムの制御方法であって、
前記第１出力電流と前記第２出力電流とを供給される前記酸素含有ガスに対応するように制御しつつ、所定の電力値に合致させる制御を前記第１電力変換器、及び前記第２電力変換器に対して行う、制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、燃料電池システム、制御装置、及び制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、燃料の有している化学エネルギーを直接電気に変換するシステムとして燃料電池システムが知られている。この燃料電池システムは、水素含有ガスと、酸素含有ガスとを電気化学的に反応させて直接電気を取り出すものである。このため、高い効率で電気エネルギーを取り出すことができると同時に、静かで有害な排ガスを出さないという、環境性に優れた特徴を有するシステムである。過去には大型のＰＡＦＣ（りん酸形）が主に開発されてきたが、近年ではＰＥＦＣ（固体高分子形燃料電池）の開発が活発化している。中でも、’０９年度にＰＥＦＣの家庭用の燃料電池システムの商品化が実現され広く普及してきており、’２１年度には４０万台を超える台数が設置されている状況となっている。

【0003】

家庭用の燃料電池システムは、都市ガスやＬＰガスを改質して水素に変換して発電するシステムであるが、これはＣＯ２排出量を５０％に削減することはできるが、ゼロを目指すことはできない。このため、将来の水素社会に適用するべく、純水素を直接導入する純水素燃料電池システムも開発されている。日本のみならず世界規模で２０５０年のカーボンニュートラルを目指し、様々な取り組みがなされていく中で、水素価格も下がり、大規模燃料電池による発電が一般的になる世の中も近いと考えられる。また、自動車、重機、船、電車などの移動体のエンジンの代わりに燃料電池が用いられることも一般的になることが確実視されている。その状況に備えるために、様々な団体で水素燃料電池が開発されている状況である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１１－２０４５１７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

また、家庭用などでは一般に燃料電池スタックは１台で用いられる。しかしながら、業務用や将来の大規模発電用では、複数の燃料電池スタックを組み合わせて使うことが想定される。燃料電池スタックの装置制約やシール性の問題などから、セル面積を大きくすることや、セル枚数を無限に増やすことは難しいためである。さらにまた、ユーザーの出力ニーズは様々なことから、燃料電池スタックの台数を調整することで、燃料電池スタックを標準化しつつコストダウンをすることも求められる。

【0006】

燃料電池スタックを複数用いてシステム化する場合に、燃料電池スタックを電気的に直列に接続することが行われる。これにより、システム構成を単純化できると共に電圧が高くなり、インバーター効率の上昇など有利な効果がある。しかしながら、直列接続では電圧レベルが上がるため様々なリスクが上昇する。例えば、直流電圧が７５０Ｖを超えると、電気設備基準で高圧に分類され、厳しいルールに準拠する必要が出てくる。

【0007】

従って、燃料電池スタックは、無制限に電気的に直列接続することは困難である。このため、燃料電池スタックを数台直列に接続した燃料電池を、さらに並列に接続することが考えられる。この場合に１台の電力変換器で制御する場合、並列に接続した燃料電池の電圧が完全に一致するように、燃料電池毎に流れる電流（ストリング電流）は変化することとなる。接続されている全ての燃料電池スタックの特性が同じであれば、電圧も電流も一致することになるが、実際には燃料電池スタックの個別の特性のばらつきや劣化状況などにより電圧、電流特性が変化するため、燃料電池毎に流れるストリング電流には必ずバラツキが生じてしまう。

【0008】

水素、酸素などのプロセスガスや電池冷却水は、個別に電池スタックに等量ずつ分配すると、個別の制御が不要となり効率的であると考えられる。一方で、プロセスガス消費量は、発電電流に完全比例するため、ストリング電流の電流偏差はガス消費のバラツキを生じさせることとなる。ところが、これらの電流偏差のバラツキが生じても、電流偏差に水素、酸素などのプロセスガスや電池冷却水を追随させることは困難である。このため、ガス利用率などに影響を与え、燃料電池の寿命を低下させてしまう恐れがある。

【0009】

そこで、発明が解決しようとする課題は、燃料電池スタックを数台直列に接続した複数の燃料電池群それぞれの出力電流の調整が可能な燃料電池システム、制御装置、及び制御方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本実施形態によれば、燃料電池システムは、第１燃料電池群と、第１電力変換器と、第２燃料電池群と、第２電力変換器と、第１配管と、を備える。第１燃料電池群は、複数の燃料電池スタックを直列に接続して構成される。第１電力変換器は、第１燃料電池群の第１発電電力を第１出力電流に応じて制御可能である。第２燃料電池群は、複数の燃料電池スタックにそれぞれ対応する複数の燃料電池スタックを直列に接続して構成される。第２電力変換器は、第２燃料電池群の第２発電電力を第２出力電流に応じて制御可能である。第１配管は、第１燃料電池群の複数の燃料電池スタックと、第２燃料電池群の複数の燃料電池スタックと、のそれぞれに酸素含有ガスを供給する。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、電流偏差の抑制ができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】燃料電池システムの構成例を示したブロック図。

【図2】第１燃料電池群と、第２燃料電池群との構成及び第１配管の接続例を示す図。

【図3】第１燃料電池群と、第２燃料電池群との構成及び第２配管の接続例を示す図。

【図4】第１燃料電池群と、第２燃料電池群との構成及び第３配管の接続例を示す図。

【図5】電力変換器の構成及び接続例を示す図。

【図6】燃料電池スタックを構成する燃料電池セルの発電状態を模式的に示す図。

【図7】制御装置の構成を示すブロック図。

【図8】電流制御部の制御例を示す図。

【図9】第１流量制御部の制御例を示す図。

【図10】第２流量制御部の制御例を示す図。

【図11】第３流量制御部の制御例を示す図。

【図12】第１燃料電池群と、第２燃料電池群とを並列接続した場合の構成例を示す図。

【図13】並列接続の制御例を示す図。

【図14】制御装置の制御処理例を示すフローチャート。

【図15】第１電力変換器１と、第２電力変換器とを一体構成した例を示す図。

【図16】制御装置を制御する上位制御装置を更に備えた例を示す図。

【図17】電力変換上位制御部を備えた例を示す図。

【図18】制御装置を第１制御装置と第２制御装置とで構成した例を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本発明の実施形態に係る燃料電池システム、制御装置、及び制御方法について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態は、本発明の実施形態の一例であって、本発明はこれらの実施形態に限定して解釈されるものではない。また、本実施形態で参照する図面において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号又は類似の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する場合がある。また、図面の寸法比率は説明の都合上実際の比率とは異なる場合や、構成の一部が図面から省略される場合がある。

【0014】

（一実施形態）

【0015】

図１乃至図４を用いて燃料電池システム１の全体構成例を説明する。図１は、燃料電池システム１の構成例を示したブロック図である。図２は、第１燃料電池群１０ａと、第２燃料電池群１０ｂと、の構成及び第１配管Ｌ１４の接続例を示す図である。図３は、第１燃料電池群１０ａと、第２燃料電池群１０ｂと、の構成及び第２配管Ｌ１６の接続例を示す図である。図４は、第１燃料電池群１０ａと、第２燃料電池群１０ｂと、の構成及び第３配管Ｌ１８の接続例を示す図である。

【0016】

図１に示すように、燃料電池システム１は、第１燃料電池群１０ａと、第２燃料電池群１０ｂと、第１電力変換器１２ａと、第２電力変換器１２ｂと、第１供給装置１４と、第２供給装置１６と、第３供給装置１８と、貯水タンク２２と、制御装置２４と、第１配線Ｅ１２ａと、第２配線Ｅ１２ｂと、第１配管Ｌ１４と、第２配管Ｌ１６と、第３配管Ｌ１８と、第４配管Ｌ２０とを備える。

【0017】

図２に示すように、第１燃料電池群１０ａは、複数の燃料電池スタック１００ａを直列に接続して構成される。燃料電池スタック１００ａは、水素を含む水素含有ガスと、酸素を含む酸素含有ガスとを用いて発電する。

【0018】

第２燃料電池群１０ｂは、第１燃料電池群１０ａと同等の構成である。すなわち、この第２燃料電池群１０ｂは、第１燃料電池群１０ａにおける複数の燃料電池スタック１００ａにそれぞれ対応する複数の燃料電池スタック１００ｂを直列に接続して構成される。なお、本実施形態では、複数の燃料電池スタック１００ａを直列に接続することをストリングと称し、直列に接続される複数の燃料電池スタック１００ａに流れる電流をストリング電流と称する場合がある。また、直列に接続される複数の燃料電池スタック１００ａの数は、任意の数であればよく、４つに限定されない。さらにまた、本実施形態に係る燃料電池システム１では、第１燃料電池群１０ａと第２燃料電池群１０ｂと、２つの燃料電池群について説明するが、これに限定されない。燃料電池システム１は、２以上の燃料電池群で構成されればよく、例えば、５つの燃料電池群により燃料電池システム１を構成してもよい。

【0019】

第１配管Ｌ１４は、第１供給装置１４と、複数の燃料電池スタック１００ａ、及び複数の燃料電池スタック１００ｂとを接続する空気配管である。例えば、第１燃料電池群１０ａの複数の燃料電池スタック１００ａと、第２燃料電池群１０ｂの複数の燃料電池スタック１００ｂと、のそれぞれの対応する燃料電池スタック間に酸素含有ガスを供給する。この第１配管Ｌ１４には、酸素含有ガスとして例えば空気が供給される。これにより、第１配管Ｌ１４は、複数の燃料電池スタック１００ａ、及び複数の燃料電池スタック１００ｂの空気極（カソード電極）に酸素含有ガスを供給することが可能である。

【0020】

第１供給装置１４は、例えば空気ブロワであり、第１配管Ｌ１４の第１燃料電池群１０ａ及び第２燃料電池群１０ｂよりも上流側に設けられる。この第１供給装置１４は、第１配管Ｌ１４を介して、酸素含有ガスを複数の燃料電池スタック１００ａ、及び複数の燃料電池スタック１００ｂの空気極の上流側から供給する。

【0021】

例えば、第１配管Ｌ１４の対応する燃料電池スタック１００ａと燃料電池スタック１００ｂとを結ぶ配管の径は同等である。本実施形態における径の同等とは、同じ圧の酸素含有ガスを供給する場合に、同量の酸素含有ガスが供給されることを意味する。このため、配管の径が異なっても、例えば配管内の弁などにより、ほぼ同量の酸素含有ガスが供給される場合には、配管径は同等であると称する。また、ほぼ同量とは、燃料電池スタック１００ａと燃料電池スタック１００ｂとを結ぶ配管における双方の供給量の差の絶対値が、供給量の少ない方に対して数パーセント以内であることを意味する。例えば、好ましくは１パーセント以内を意味する。このように、第１配管Ｌ１４は、第１燃料電池群１０ａの複数の燃料電池スタック１００ａと、第２燃料電池群１０ｂの複数の燃料電池スタック１００ｂと、のそれぞれの対応する燃料電池スタック間に同等量の酸素含有ガスを供給することが可能である。なお、本実施形態では、第１配管Ｌ１４の対応する燃料電池スタック１００ａと燃料電池スタック１００ｂとを結ぶ配管の径は同等として説明するがこれに限定されない。例えば、燃料電池スタック１００ａと燃料電池スタック１００ｂとを結ぶ配管から供給される酸素含有ガスの量が、例えば６対４などの所定の比であってもよい。この場合、例えば電池スタック１００ａ、ｂの本数を６対４に構成しても良い。すなわち、電池セルの枚数の総和が６対４になるように構成することが可能である。

【0022】

図３に示すように、第２配管Ｌ１６は、第２供給装置１６と、複数の燃料電池スタック１００ａ、及び複数の燃料電池スタック１００ｂとを接続する燃料ガス供給配管である。第２配管Ｌ１６には燃料ガスとして水素含有ガスが供給される。これにより、第２配管Ｌ１６は、複数の燃料電池スタック１００ａ、及び複数の燃料電池スタック１００ｂの燃料極（アノード電極）に水素含有ガスを第２供給装置１６から供給する。

【0023】

第２供給装置１６は、例えばブロワであり、第２配管Ｌ１６の第１燃料電池群１０ａ及び第２燃料電池群１０ｂよりも上流側に設けられている。この第２配管Ｌ１６は水素含有ガスを複数の燃料電池スタック１００ａ、及び複数の燃料電池スタック１００ｂの燃料極の上流側から供給する。

【0024】

例えば、第２配管Ｌ１６の対応する燃料電池スタック１００ａと燃料電池スタック１００ｂとを結ぶ配管の径は同等である。このように、第２配管Ｌ１６は、第１燃料電池群１０ａの複数の燃料電池スタック１００ａと、第２燃料電池群１０ｂの複数の燃料電池スタック１００ｂと、のそれぞれの対応する燃料電池スタック間に同等量の水素含有ガスを供給する。なお、本実施形態では、第２配管Ｌ１６の対応する燃料電池スタック１００ａと燃料電池スタック１００ｂとを結ぶ配管の径は同等として説明するがこれに限定されない。例えば、燃料電池スタック１００ａと燃料電池スタック１００ｂとを結ぶ配管から供給される水素含有ガスの量が、例えば６対４などの所定の比であってもよい。この場合、水素含有ガスの供給比率は、酸素ガスの供給比率に対応させるようにする。

【0025】

図４に示すように、第３配管Ｌ１８は、第３供給装置１８と、複数の燃料電池スタック１００ａ、及び複数の燃料電池スタック１００ｂとを接続する冷却水供給配管である。第３配管Ｌ１８には冷却用の液体として冷却水が供給される。これにより、第３配管Ｌ１８は、複数の燃料電池スタック１００ａ、及び複数の燃料電池スタック１００ｂに冷却水を第３供給装置１８から供給する。

【0026】

例えば、第３配管Ｌ１８の対応する燃料電池スタック１００ａと燃料電池スタック１００ｂとを結ぶ配管の径は同等である。このように、第３配管Ｌ１８は、第１燃料電池群１０ａの複数の燃料電池スタック１００ａと、第２燃料電池群１０ｂの複数の燃料電池スタック１００ｂと、のそれぞれの対応する燃料電池スタック間に同等量の冷却水を供給する。なお、本実施形態では、第３配管Ｌ１８の対応する燃料電池スタック１００ａと燃料電池スタック１００ｂとを結ぶ配管の径は同等として説明するがこれに限定されない。例えば、燃料電池スタック１００ａと燃料電池スタック１００ｂとを結ぶ配管から供給される冷却水の量が、例えば６対４などの所定の比であってもよい。この場合、冷却水の供給比率は、酸素ガスの供給比率に対応させるようにする。

【0027】

再び図１に示すように、第４配管Ｌ２０は、貯水タンク２２と、複数の燃料電池スタック１００ａ、及び複数の燃料電池スタック１００ｂとを接続する冷却水排出配管である。貯水タンク２２は、複数の燃料電池スタック１００ａ、及び複数の燃料電池スタック１００ｂから排出された冷却水を回収し、冷却装置により冷却する。このように、複数の燃料電池スタック１００ａ、及び複数の燃料電池スタック１００ｂから排出された冷却水は第４配管Ｌ２０を介して貯水タンク２２に回収される。

【0028】

図５は、電力変換器１２ａ、ｂの構成及び接続例を模式的に示す図である。図５に示すように、電力変換器１２ａ、ｂは、例えばコンバーターであり、燃料電池１０ａ、ｂの発電電力を出力電流に応じて制御可能である。すなわち、第１電力変換器１２ａと第２電力変換器１２ｂとは、同等の構成である。以下では、第１電力変換器１２ａ、及び第２電力変換器１２ｂなどを単に電力変換器１２ａ、ｂなどと記して説明する場合がある。

【0029】

この電力変換器１２ａ、ｂは、例えば可変抵抗１２０と、電流計１２２と、電圧計１２４とを有する。配線Ｅ１２ａ、ｂは、燃料電池１０ａ、ｂの両端と、可変抵抗１２０の両端とを接続する。電流計１２２は、配線Ｅ１２ａ、ｂを流れる出力電流を測定する。電圧計１２４は、可変抵抗１２０の両端の電圧を測定する。

【0030】

電力変換器１２ａ、ｂは、制御装置２４からの出力指令に応じて、電流計１２２の値が目的の値となるように、可変抵抗１２０の抵抗を変更する。また、電力変換器１２ａ、ｂは、電流計１２２の値と、電圧計１２４の値を制御装置２４に供給する。燃料電池１０の出力電流は、可変抵抗１２０の抵抗が低下するに従い増加する。このとき、燃料電池１０ａ、ｂの電圧値は、燃料電池１０ａ、ｂを流れる出力電流に応じて変動する。例えば、燃料電池１０ａ、ｂの電圧値は、燃料電池１０ａ、ｂを流れる出力電流が増加するに従い増加する。換言すると、燃料電池１０ａ、ｂの出力電力は、可変抵抗１２０の抵抗値により制御される。なお、電力変換器１２ａ、ｂは、図5の構成に限定されず、他の構成を用いることも可能である。

【0031】

図６は、燃料電池スタックを構成する燃料電池セルの発電状態を模式的に示す図である。燃料電池スタックは、例えば複数の単位電池１０２を積層して構成されている。なお、本実施形態に係る燃料電池スタックは、例えばＰＥＦＣ（固体高分子形燃料電池）であるが、これに限定されない。

【0032】

この単位電池１０２は、膜電極複合体を有している。膜電極複合体は、電解質膜１０４と、電解質膜１０４の一方の面に配置された燃料極（アノード電極）１０６と、電解質膜１０４の燃料極１０６とは反対側の面に配置された空気極（カソード電極）１０８とを有する。更に、燃料極１０６は、アノード触媒層を有し、空気極１０８は、カソード触媒層を有する。

【0033】

この単位電池１０２は、化学式１で示す反応により発電する。水素含有ガスは、燃料極１０６側の燃料極流通路を流れ、燃料極反応をおこす。酸素含有ガスは、空気極１０８側の酸化剤極流通路を流れ、酸化剤極反応をおこす。燃料電池スタック１００ａ，ｂは、これらの電気化学反応を利用して、電極から電気エネルギーを取り出す。これらから分かるように、単位電池１０２の発電により生じた出力電流と、発電に用いられた酸素含有ガスの量とは正比例の関係がある。同様に、単位電池１０２の発電により生じた電流と、発電に用いられた水素含有ガスの量とは正比例の関係がある。

【0034】

（化学式１）
燃料極反応：２Ｈ_２→４Ｈ^＋＋４ｅ^－
空気極反応：４Ｈ^＋＋４ｅ^－＋Ｏ_２→２Ｈ_２Ｏ

【0035】

図７は、制御装置２４の構成を示すブロック図である。図７に示すように、制御装置２４は、燃料電池システム１全体の制御を行う。制御装置２４は、例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、記憶装置２４０、取得装置（入出力インターフェース）２４２などを備えたマイクロコンピュータである。制御装置２４は、記憶装置２４０に記憶されるプログラムにしたがい、制御を行う。すなわち、制御装置２４は、記憶装置２４０に記憶されるプログラムにしたがい、電力演算部２４４と、電流制御部２４６と、第１流量制御部２４８と、第２流量制御部２５０と、第３流量制御部２５２と、を構成する。なお、電力演算部２４４と、電流制御部２４６と、第１流量制御部２４８と、第２流量制御部２５０と、第３流量制御部２５２と、を電子回路として構成してもよい。

【0036】

取得装置２４２は、燃料電池システム１の各種の情報を取得する。例えば、取得装置２４２は、第１電力変換器１２ａと、第２電力変換器１２ｂとから、電流値、電圧値、及び電力に関する情報を取得する。

【0037】

電力演算部２４４は、第１電力変換器１２ａと、第２電力変換器１２ｂとから取得した、電流値、電圧値を用いて、第１燃料電池群１０ａと、第２燃料電池群１０ｂと、の出力電力を演算する。なお、第１電力変換器１２ａ、及び第２電力変換器１２ｂそれぞれが電力を演算している場合には、第１電力変換器１２ａ、及び第２電力変換器１２ｂそれぞれが演算した電力を用いて、電力演算部２４４での電力演算は省略することが可能である。

【0038】

図８は、電流制御部２４６の制御例を示す図である。横軸は、第１燃料電池群１０ａ、及び第２燃料電池群１０ｂそれぞれの電流値を示し、縦軸は、第１燃料電池群１０ａ、及び第２燃料電池群１０ｂそれぞれの電圧値を示す。ラインＳ１２ａは、第１燃料電池群１０ａの電圧、電流特性を示し、ラインＳ１２ｂは、第２燃料電池群１０ｂの電圧、電流特性を示す。また、四角形Ｓｑａは、第１燃料電池群１０ａの生成電力を示し、四角形Ｓｑｂは、第２燃料電池群１０ｂの生成電力を示す。また、第１出力電圧、及び第１出力電流は第１燃料電池群１０ａの出力電圧と出力電流とをそれぞれ示し、第２出力電圧、及び第２出力電流は第２燃料電池群１０ｂの出力電圧と出力電流とをそれぞれ示す。

【0039】

図８に示すように、電流制御部２４６は、取得装置２４２が取得した情報を用いて、第１燃料電池群１０ａの生成する第１出力電流と、第２燃料電池群１０ｂの生成する第２出力電流とが所定値となるように制御する。例えば、本実施形態に係る電流制御部２４６は、第１燃料電池群１０ａの生成する第１出力電流と、第２燃料電池群１０ｂの生成する第２出力電流とが等しくなるように第１電力変換器１２ａ、及び第２電力変換器１２ｂを制御する。これにより、第１燃料電池群１０ａ、及び第２燃料電池群１０ｂが電力生成に用いる酸素含有ガスの量が均等となる。

【0040】

なお、料電池スタック１００ａと燃料電池スタック１００ｂとを結ぶ第１配管Ｌ１４から供給される酸素含有ガスの量が、例えば６対４などの所定の比である場合、電流制御部２４６は、第１出力電流と、第２出力電流との比率を供給比率に対応させるように制御してもよい。これにより、第１燃料電池群１０ａ、及び第２燃料電池群１０ｂに過不足なく酸素含有ガスを供給させることができる。

【0041】

これから分かるように、第１配管Ｌ１４の対応する燃料電池スタック１００ａと燃料電池スタック１００ｂとを結ぶ配管の径を同等に構成した場合にも、第１流量制御部２４８は、第１燃料電池群１０ａ、及び第２燃料電池群１０ｂで生成する電流値の生成時に必要となる酸素含有ガスの量を過不足無く第１供給装置１４に供給させることが可能となる。

【0042】

このように、本実施形態に係る電流制御部２４６は、第１出力電流と第２出力電流とが等しくなるように制御しつつ、第１出力電流及び第２出力電流を増加させ、目標とする電力値になるように、第１電力変換器１２ａ、及び第２電力変換器１２ｂを制御する。また、電流制御部２４６は、燃料電池システム１の駆動開始時には、第１出力電流及び第２出力電流を０から上昇させ、目標とする電力値になるように、第１電力変換器１２ａ、及び第２電力変換器１２ｂを制御する。これにより、調整制御時における第１供給装置１４、第２供給装置１６、及び第３供給装置１８の消費電力を抑制できる。

【0043】

図９は、第１流量制御部２４８の制御例を示す図である。横軸は、第１燃料電池群１０ａ、及び第２燃料電池群１０ｂそれぞれの電流値を示し、縦軸は、第１供給装置１４の酸素含有ガスの供給量を示す。図９に示すように、第１流量制御部２４８は、第１燃料電池群１０ａ、及び第２燃料電池群１０ｂそれぞれの電流値に比例する酸素含有ガスの量を第１供給装置１４に供給させる。すなわち、第１流量制御部２４８は、第１燃料電池群１０ａ、及び第２燃料電池群１０ｂの出力電流の生成時に必要となる酸素含有ガスの量を過不足無く第１供給装置１４に供給させる。

【0044】

上述のように、第１配管Ｌ１４は、第１燃料電池群１０ａの複数の燃料電池スタック１００ａと、第２燃料電池群１０ｂの複数の燃料電池スタック１００ｂと、のそれぞれの対応する燃料電池スタック間に同等量の酸素含有ガスを供給するように構成される。このため、第１供給装置１４は、第１燃料電池群１０ａ、及び第２燃料電池群１０ｂの生成電流に応じた酸素含有ガスを供給することにより、第１燃料電池群１０ａ、及び第２燃料電池群１０ｂに過不足無く酸素含有ガスを供給することが可能となる。換言すると、第１出力電流と、第２出力電流とを等しくさせる制御を行う場合に、第１配管Ｌ１４を介して酸素含有ガスを供給することにより、第１燃料電池群１０ａ、及び第２燃料電池群１０ｂに過不足なく酸素含有ガスを均等に供給させることができ、第１供給装置１４の消費電力を抑制可能となる。このように、第１出力電流と、第２出力電流とが等しくなるように制御することにより、第１供給装置１４の制御が単純化されるとともに、第１供給装置１４の消費電力を第１燃料電池群１０ａ、及び第２燃料電池群１０ｂで生成する出力電流の一方の値に応じて制御可能となり、燃料電池システム１の消費電力をより高精度に制御できる。

【0045】

なお、料電池スタック１００ａと燃料電池スタック１００ｂとを結ぶ第１配管Ｌ１４から供給される酸素含有ガスの量が、例えば６対４などの所定の比である場合、第１流量制御部２４８は、第１出力電流と、第２出力電流との比率を供給比率に対応させるように制御してもよい。これにより、第１燃料電池群１０ａ、及び第２燃料電池群１０ｂに過不足なく酸素含有ガスを供給させることができ、第１供給装置１４の消費電力を抑制可能となる。

【0046】

図１０は、第２流量制御部２５０の制御例を示す図である。横軸は、第１燃料電池群１０ａ、及び第２燃料電池群１０ｂそれぞれの電流値を示し、縦軸は、第２供給装置１６の水素含有ガスの供給量を示す。図１０に示すように、第２流量制御部２５０は、第１燃料電池群１０ａ、及び第２燃料電池群１０ｂそれぞれの電流値に比例する水素含有ガスの量を第２供給装置１６に供給させる。すなわち、第２流量制御部２５０は、第１燃料電池群１０ａ、及び第２燃料電池群１０ｂの出力電流の生成時に必要となる水素含有ガスの量を過不足無く第２供給装置１６に供給させる。

【0047】

上述のように、第２配管Ｌ１６は、第１燃料電池群１０ａの複数の燃料電池スタック１００ａと、第２燃料電池群１０ｂの複数の燃料電池スタック１００ｂと、のそれぞれの対応する燃料電池スタック間に同等量の水素含有ガスを供給するように構成される。このため、第２供給装置１６は、第１燃料電池群１０ａ、及び第２燃料電池群１０ｂの生成電流に応じた水素含有ガスを供給することにより、第１燃料電池群１０ａ、及び第２燃料電池群１０ｂに過不足無く水素含有ガスを供給することが可能となる。換言すると、第１出力電流と、第２出力電流とを等しくさせる制御を行う場合に、第２配管Ｌ１６を介して水素含有ガスを供給することにより、第１燃料電池群１０ａ、及び第２燃料電池群１０ｂに過不足なく水素含有ガスを均等に供給させることができ、第２供給装置１６の消費電力を抑制可能となる。このように、第１出力電流と、第２出力電流とが等しくなるように制御することにより、第２供給装置１６の制御が単純化されるとともに、第２供給装置１６の消費電力を第１燃料電池群１０ａ、及び第２燃料電池群１０ｂの出力電流の一方の値に応じて制御可能となり、燃料電池システム１の消費電力をより高精度に制御できる。

【0048】

なお、料電池スタック１００ａと燃料電池スタック１００ｂとを結ぶ第２配管Ｌ１６から供給される水素含有ガスの量が、例えば６対４などの所定の比である場合、第２流量制御部２５０は、第１出力電流と、第２出力電流との比率を供給比率に対応させるように制御してもよい。これにより、第１燃料電池群１０ａ、及び第２燃料電池群１０ｂに過不足なく水素含有ガスを供給させることができ、第２供給装置１６の消費電力を抑制可能となる。

【0049】

図１１は、第３流量制御部２５２の制御例を示す図である。横軸は、第１燃料電池群１０ａ、及び第２燃料電池群１０ｂそれぞれの電流値を示し、縦軸は、第３供給装置１８の冷却水の供給量を示す。図１１に示すように、第３流量制御部２５２は、第１燃料電池群１０ａ、及び第２燃料電池群１０ｂそれぞれの電流値に応じた量の冷却水を第３供給装置１８に供給させる。すなわち、第２流量制御部２５０は、第１燃料電池群１０ａ、及び第２燃料電池群１０ｂで生成する出力電流の生成時に必要となる冷却水の量を過不足無く第２流量制御部２５０に供給させる。これにより、第１燃料電池群１０ａ、及び第２燃料電池群１０ｂを所定の温度に維持可能となる。

【0050】

上述のように、第３配管Ｌ１８は、第１燃料電池群１０ａの複数の燃料電池スタック１００ａと、第２燃料電池群１０ｂの複数の燃料電池スタック１００ｂと、のそれぞれの対応する燃料電池スタック間に同等量の冷却水を供給するように構成される。このため、第３供給装置１８は、第１燃料電池群１０ａ、及び第２燃料電池群１０ｂの生成電流に応じた冷却水を供給することにより、第１燃料電池群１０ａ、及び第２燃料電池群１０ｂに、所定の温度にする冷却水を過不足無く供給することが可能となる。換言すると、第１出力電流と、第２出力電流とを等しくさせる制御を行う場合に、第３配管Ｌ１８を介して冷却水を供給することにより、第１燃料電池群１０ａ、及び第２燃料電池群１０ｂに過不足なく冷却水を均等に供給させることができ、第３供給装置１８の消費電力を抑制可能となる。

【0051】

なお、料電池スタック１００ａと燃料電池スタック１００ｂとを結ぶ第３配管Ｌ１８から供給される冷却水の量が、例えば６対４などの所定の比である場合、第３流量制御部２５２は、第１出力電流と、第２出力電流との比率を供給比率に対応させるように制御してもよい。これにより、第１燃料電池群１０ａ、及び第２燃料電池群１０ｂに過不足なく冷却水を供給させることができ、第３供給装置１８の消費電力を抑制可能となる。

【0052】

ここで、図１２及び図１３を用いて、比較例として、並列接続の制御例を説明する。図１２は、第１燃料電池群１０ａと、第２燃料電池群１０ｂとを並列接続した場合の構成例を示す図である。図１３は、並列接続の制御例を示す図である。横軸は、第１燃料電池群１０ａ、及び第２燃料電池群１０ｂそれぞれの電流値を示し、縦軸は、第１燃料電池群１０ａ、及び第２燃料電池群１０ｂそれぞれの電圧値を示す。ラインＳ１２ａは、第１燃料電池群１０ａの電圧、電流特性を示し、ラインＳ１２ｂは、第２燃料電池群１０ｂの電圧、電流特性を示す。また、四角形Ｓｑａは、第１燃料電池群１０ａの生成電力を示し、四角形Ｓｑｂは、第２燃料電池群１０ｂの生成電力を示す。また、第１出力電流は第１燃料電池群１０ａの出力電流を示し、第２出力電流は第２燃料電池群１０ｂの出力電流を示す。

【0053】

図１２に示すように、第１燃料電池群１０ａと、第２燃料電池群１０ｂとを並列接続すると、第１燃料電池群１０ａの電圧（電圧１＋２＋３＋４）と、第２燃料電池群１０ｂの電圧（電圧５＋６＋７＋８）は、同一となる。このため、発電電力は、第１燃料電池群１０ａと、第２燃料電池群１０ｂとの発電電圧により制御される点で、図８に示す制御例と相違する。

【0054】

これにより、図１３に示すように、比較例では、第１電力変換器１２ａの第１出力電流と第２電力変換器１２ｂの第２出力電流は相違してしまう。このため、第１燃料電池群１０ａと、第２燃料電池群１０ｂとの酸素含有ガスの消費量と、水素含有ガスの消費量とに相違が生じてしまう。

【0055】

上述のように、第１配管Ｌ１４は、第１燃料電池群１０ａの複数の燃料電池スタック１００ａと、第２燃料電池群１０ｂの複数の燃料電池スタック１００ｂと、のそれぞれの対応する燃料電池スタック間に同等量の酸素含有ガスを供給するように構成される。このため、電流１及び電流２のうちの電流値の大きなほうに合わせて、第１供給装置１４からの酸素含有ガスの供給量を制御しないと、酸素含有量の不足により、電流値の大きなほうの燃料電池が劣化してしまう。一方で、第１出力電流及び第２出力電流のうちの電流値の大きなほうに合わせて、第１供給装置１４からの酸素含有ガスの供給量を制御すると、電流１及び電流２のうちの電流値の小さい方の燃料電池には、過剰に酸素含有ガスが供給されてしまう。すなわち、第１供給装置１４の消費電力が冗長に使用されてしまうことになる。

【0056】

同様に、第２供給装置１６、及び第３供給装置１８からの水素含有ガス、及び冷却水の供給量を制御しないと、水素含有ガス、及び冷却水の不足により、電流値の大きなほうの燃料電池が劣化したり、温度が高温化したりしてしまう。一方で、第１出力電流及び第２出力電流のうちの電流値の大きなほうに合わせて、第１供給装置１４からの酸素含有ガスの供給量を制御すると、第１出力電流及び第２出力電流のうちの電流値の小さい方の燃料電池には、過剰に水素含有ガス、及び冷却水が供給されてしまう。すなわち、第２供給装置１６、及び第３供給装置１８の消費電力が冗長に使用されてしまうことになる。

【0057】

これに対して、上述のように、本実施形態に係る電流制御部２４６は第１出力電流と第２出力電流とを制御して、発電電力を制御する（図８参照）。特に、第１出力電流と第２出力電流とが等しくなるように制御しつつ、出力指令としての電力値に合致させる制御を第１電力変換器１２ａ、及び第２電力変換器１２ｂに対して行うことが可能である。この場合、第１燃料電池群１０ａ、及び第２燃料電池群１０ｂに過不足なく酸素含有ガス、水素含有ガス、及び冷却水を均等に供給させつつ、生成電力を電力指令としての電力値に合致させることが可能となる。これらから分かるように、本実施形態に係る電流制御部２４６の制御では、第１供給装置１４、第２供給装置１６、及び第３供給装置１８の消費電力が冗長に使用されることが抑制される。

【0058】

図１４は、制御装置２４の制御処理例を示すフローチャートである。ここでは、電力指令としての指令電力値が設定された後の制御例を説明する。

【0059】

まず、取得装置２４２は、取得装置２４２は、第１電力変換器１２ａと、第２電力変換器１２ｂとから、電流値、電圧値、及び電力に関する情報を取得する（ステップＳ１００）。続けて、電力演算部２４４は、第１電力変換器１２ａと、第２電力変換器１２ｂとから取得した、電流値、電圧値を用いて、第１燃料電池群１０ａと、第２燃料電池群１０ｂと、の出力電力を演算する（ステップＳ１０１）。

【0060】

次に、電流制御部２４６は、取得装置２４２が取得した情報を用いて、第１燃料電池群１０ａの生成する第１出力電流と、第２燃料電池群１０ｂの生成する第２出力電流とが等しいか、否かを判定する（ステップＳ１０２）。電流が一致していないと判定する場合（ステップＳ１０２のＮＯ）、電流制御部２４６は、電流が一致するように第１電力変換器１２ａ、及び第２電力変換器１２ｂを制御し（ステップＳ１０４）、ステップＳ１００からの処理をくり返す。ここで、一致の範囲は、数パーセントのずれの範囲とする。例えば、好ましくは１パーセントのずれの範囲とする。

【0061】

一方で、電流が一致していると判定する場合（ステップＳ１０２のＹＥＳ）、電流制御部２４６は、電力演算部２４４が演算した電力が指令電力値以下か否かを判定する（ステップＳ１０６）。

【0062】

この場合、電力演算部２４４が演算した電力が指令電力値より低いと判定する場合（ステップＳ１０６のＹＥＳ）には、電流制御部２４６は、第１電力変換器１２ａと、第２電力変換器１２ｂとに対して、電流値を一致させつつ増加させる制御を行う（ステップＳ１０８）。一方で、電力演算部２４４が演算した電力が指令電力値よりも高いと判定する場合（ステップＳ１０６のＮＯ）には、電流制御部２４６は、第１電力変換器１２ａと、第２電力変換器１２ｂとに対して、電流値を一致させつつ減少させる制御を行う（ステップＳ１０８）。そして、電流制御部２４６は、全体処理を終了するか、否かを判定する（ステップＳ１１２）。終了しない場合（ステップＳ１１２のＮＯ）、ステップＳ１００からの処理をくり返し、終了する場合（ステップＳ１１２のＹＥＳ）、全体処理を終了する。

【0063】

このように、電流制御部２４６は、第１燃料電池群１０ａと、第２燃料電池群１０ｂとの合計電力が指令電力値よりも低い場合には、指令電力値に到達するまで、２つの電流を一致させながら、２つの電流を徐々に増加させる。一方で、電流制御部２４６は、合計電力が指令電力値よりも高い場合には、指令電力値に到達するまで、２つの電流を一致させながら、２つの電流を徐々に減少させる。そして、合計電力が一定の値を示す場合にも、電流値を一致させる制御を継続する。これにより、外乱や燃料電池個別の特性変化時などにより、合計電力が指令電力値からずれても、指令電力値に一致するように、２つの電流を一致させながら、２つの電流を増減させる制御を行うことが可能となる。

【0064】

図１５は、第１電力変換器１２ａと、第２電力変換器１２ｂとを電力変換器１２５として一体構成した例を示す図である。例えば、電力変換器１２５では、第１電力変換器１２ａと、第２電力変換器１２ｂとの演算回路１２２などを共有している。これにより、第２電力変換器１２ｂと電力変換器１２０とをより小型化可能となる。

【0065】

図１６は、制御装置２４を制御する上位制御装置２６を更に備えた例を示す図である。これにより、例えば、上位制御装置２６は、燃料電池システム１の他の制御に合わせて制御装置２４を制御することが可能となる。

【0066】

図１７は、第１電力変換器１２ａと、第２電力変換器１２ｂとが共有する電力変換上位制御部２８を備えた例を示す図である。力変換上位制御部２８は、第１電力変換器１２ａと、第２電力変換器１２ｂとの制御回路を共有化している。これにより、第１電力変換器１２ａと、第２電力変換器１２ｂとをより小型化可能となる。

【0067】

図１８は、制御装置２４を第１制御装置２４ａと第２制御装置２４ｂとで構成した例を示す図である。第１制御装置２４ａは、上位制御装置２６の制御にしたがい、第１電力変換器１２ａと、第２電力変換器１２ｂとを制御する。一方で、第２制御装置２４ｂは、上位制御装置２６の制御にしたがい第１供給装置１４、第２供給装置１６、及び第３供給装置１８を制御する。これにより、電力変換器１２ａ，１２ｂと第１供給装置１４、第２供給装置１６、及び第３供給装置１８と独立して制御可能となる、また、第１電力変換器１２ａを介して第２電力変換器１２ｂを制御することにより、配線などをより簡易化できる。

【0068】

以上説明したように、本実施形態によれば、第１電力変換器１２ａが、第１燃料電池群１０ａの第１発電電力を第１出力電流に応じて制御し、第２電力変換器１２ｂが、第２燃料電池群１０ｂの第２発電電力を第２出力電流に応じて制御することとした。これにより、第１燃料電池群１０ａに供給される酸素含有ガス、水素含有ガス、及び冷却水の供給量と、第２燃料電池群１０ｂに供給される酸素含有ガス、水素含有ガス、及び冷却水の供給量と、を第１配管Ｌ１４、第２配管Ｌ１６、及び第３配管Ｌ１８それぞれの供給量に適合させることが可能となる。このため、例えば第１配管Ｌ１４、第２配管Ｌ１６、第３配管Ｌ１８、の配管径が固定されている場合にも、第１燃料電池群１０ａ及び第２燃料電池群１０ｂそれぞれに過不足無く、酸素含有ガス、水素含有ガス、及び冷却水を供給可能となり、第１供給装置１４、第２供給装置１６、及び第３供給装置１８の消費電力を抑制できる。

【0069】

特に、第１配管Ｌ１４、第２配管Ｌ１６、及び第３配管Ｌ１８において、第１燃料電池群１０ａの複数の燃料電池スタック１００ａと、第２燃料電池群１０ｂの複数の燃料電池スタック１００ｂと、の対応する燃料電池スタック間の配管径が同等である場合にも、第１出力電流と第２出力電流とが等しくなるように制御を行うことにより、第１燃料電池群１０ａ及び第２燃料電池群１０ｂそれぞれに過不足無く、酸素含有ガス、水素含有ガス、及び冷却水を供給可能となる。

【0070】

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施することが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0071】

１：燃料電池システム、１０ａ：第１燃料電池群、１０ｂ：第２燃料電池群、１２ａ：第１電力変換器、１２ｂ：第２電力変換器、１４：第１供給装置、１６：第２供給装置、１８：第３供給装置、２４：制御装置、２４ａ：第１制御装置、２４ｂ：第２制御装置、２６：上位制御装置（第３制御装置）、１００ａ：燃料電池スタック、１００ｂ：燃料電池スタック、Ｌ１４：第１配管、Ｌ１６：第２配管、Ｌ１８：第３配管。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】