特許 7194714 燃料電池システム及び燃料電池システムの制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-12-14

(45)【発行日】2022-12-22

(54)【発明の名称】燃料電池システム及び燃料電池システムの制御方法

(51)【国際特許分類】

   H01M 8/04 20160101AFI20221215BHJP

   B60L 50/70 20190101ALI20221215BHJP

   B60L 58/30 20190101ALI20221215BHJP

   F17C 13/04 20060101ALI20221215BHJP

   H01M 8/0438 20160101ALI20221215BHJP

   H01M 8/04746 20160101ALI20221215BHJP

   H01M 8/10 20160101ALN20221215BHJP

【ＦＩ】

H01M8/04 J

B60L50/70

B60L58/30

F17C13/04 301B

H01M8/04 N

H01M8/0438

H01M8/04746

H01M8/10 101

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2020147573

(22)【出願日】2020-09-02

(65)【公開番号】P2022042240

(43)【公開日】2022-03-14

【審査請求日】2021-05-31

(73)【特許権者】

【識別番号】000005326

【氏名又は名称】本田技研工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100165179

【弁理士】

【氏名又は名称】田▲崎▼ 聡

(74)【代理人】

【識別番号】100126664

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 慎吾

(74)【代理人】

【識別番号】100154852

【弁理士】

【氏名又は名称】酒井 太一

(74)【代理人】

【識別番号】100194087

【弁理士】

【氏名又は名称】渡辺 伸一

(72)【発明者】

【氏名】河瀬 暁

(72)【発明者】

【氏名】毛利 峰知

(72)【発明者】

【氏名】松永 真治

【審査官】岩田 健一

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－１４９２６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０９６３４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－３３８９６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－０７７５７４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ ８／０４ － ８／０６６８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の発電システムと、前記複数の発電システムの間で燃料が流通する接続流路とを備え、
前記複数の発電システムの各々は、
前記燃料を貯蔵する燃料タンクと、
前記燃料タンクから供給される前記燃料によって発電する燃料電池スタックと、
前記燃料タンクと前記燃料電池スタックとに接続されて前記燃料を流通させる燃料流路と、
前記燃料流路に設けられて前記燃料タンク側の前記燃料の圧力を検出する圧力センサと、
前記燃料流路での前記圧力センサよりも下流側に設けられて開閉によって前記燃料の流通と遮断とを切り替えるバルブと、
前記圧力センサから出力される前記燃料の圧力の検出値に応じて前記バルブの開閉を制御する制御部と、
前記燃料流路での前記バルブよりも下流側で前記燃料流路から分岐する分岐部とを備え、
前記接続流路は、前記複数の発電システムの互いの前記分岐部を接続し、
前記複数の発電システムの各々は、
前記燃料流路での前記分岐部よりも上流側に設けられて下流側の前記燃料の圧力が所定圧力以下である場合に開状態になる調圧バルブと、
前記燃料流路での前記分岐部よりも上流側に設けられて前記調圧バルブを迂回して前記燃料流路に接続されるとともに前記バルブが配置された迂回流路とを備える
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の前記制御部が実行する燃料電池システムの制御方法であって、
前記制御部が、前記複数の発電システムの前記圧力センサから出力される前記燃料の圧力の検出値に基づき、前記複数の発電システムでの前記圧力のうち他の前記発電システムでの前記圧力よりも低い前記圧力に対応する前記発電システムの前記バルブを開状態から閉状態に切り替えるステップを含む
ことを特徴とする燃料電池システムの制御方法。

【請求項3】

前記制御部が、前記複数の発電システムでの前記圧力のうち他の前記発電システムでの前記圧力よりも所定圧力差以上に低い前記圧力に対応する前記発電システムの前記バルブを開状態から閉状態に切り替えるステップを含む
ことを特徴とする請求項２に記載の燃料電池システムの制御方法。

【請求項4】

前記制御部が、前記閉状態の前記バルブに対応する前記発電システムでの前記圧力が他の前記発電システムでの前記圧力よりも所定圧力差以上に低い状態以外である場合に、前記閉状態の前記バルブを開状態に切り替えるステップを含むことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の燃料電池システムの制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、燃料電池システム及び燃料電池システムの制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、例えば複数のサブシステムの互いの燃料ガス供給流路をレギュレータの上流側で接続する接続流路を備える燃料電池システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。
従来、例えば複数のタンクに接続される共通通路を備え、複数のタンクのうち内部の圧力が最も高いタンクを含む一部のタンクのバルブを開状態とし、一部以外のタンクのバルブを閉状態とする燃料電池システムが知られている（例えば、特許文献２参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１９－１４９２６７号公報

【文献】特開２０１７－０９６３４２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、上記した燃料電池システムでは、複数の高圧タンクがレギュレータの上流側で接続されているので、例えば一部の高圧タンクに異常が生じた場合に全ての高圧タンクからの燃料ガスの供給を停止する必要が生じる。しかしながら、一部の高圧タンクの異常によって燃料電池システムの発電が停止されてしまうと、燃料電池システムを電源として搭載する機器の作動が停止されてしまうおそれがある。
また、上記した燃料電池システムでは、複数のタンク間の圧力差を解消するために各バルブの開閉が切り替えられるので、例えば燃料電池システムの作動に伴って各タンクの圧力が変動する場合には、各バルブの開閉の切り替え頻度が増大するおそれがある。各バルブの開閉の切り替え頻度の増大に対応して、各バルブの耐久性を増大させる必要が生じ、構成に要する費用が嵩むおそれがある。

【0005】

本発明は、構成に要する費用の増大を抑制しながら所望の出力を確保することができる燃料電池システム及び燃料電池システムの制御方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決して係る目的を達成するために、本発明は以下の態様を採用した。
（１）本発明の一態様に係る燃料電池システム（例えば、実施形態での燃料電池システム１０）は、複数の発電システム（例えば、実施形態での発電システム１１）と、前記複数の発電システムの間で燃料（例えば、実施形態での水素）が流通する接続流路（例えば、実施形態での接続流路４１）とを備え、前記複数の発電システムの各々は、前記燃料を貯蔵する燃料タンク（例えば、実施形態での燃料タンク１５）と、前記燃料タンクから供給される前記燃料によって発電する燃料電池スタック（例えば、実施形態での燃料電池スタック２１）と、前記燃料タンクと前記燃料電池スタックとに接続されて前記燃料を流通させる燃料流路（例えば、実施形態での燃料流路２４）と、前記燃料流路に設けられて前記燃料タンク側の前記燃料の圧力を検出する圧力センサ（例えば、実施形態での第１圧力センサ３５）と、前記燃料流路での前記圧力センサよりも下流側に設けられて開閉によって前記燃料の流通と遮断とを切り替えるバルブ（例えば、実施形態での遮断弁３４）と、前記圧力センサから出力される前記燃料の圧力の検出値に応じて前記バルブの開閉を制御する制御部（例えば、実施形態での制御装置２７）と、前記燃料流路での前記バルブよりも下流側で前記燃料流路から分岐する分岐部（例えば、実施形態での分岐部２６）とを備え、前記接続流路は、前記複数の発電システムの互いの前記分岐部を接続する。

【0007】

（２）上記（１）に記載の燃料電池システムでは、前記複数の発電システムの各々は、前記燃料流路での前記分岐部よりも上流側に設けられて下流側の前記燃料の圧力が所定圧力以下である場合に開状態になる調圧バルブ（例えば、実施形態での第２調圧弁３２）と、前記燃料流路での前記分岐部よりも上流側に設けられて前記調圧バルブを迂回して前記燃料流路に接続されるとともに前記バルブが配置された迂回流路（例えば、実施形態での迂回流路３３）とを備えてもよい。

【0008】

（３）本発明の一態様に係る燃料電池システムの制御方法は、上記（１）又は（２）に記載の燃料電池システムの前記制御部が実行する燃料電池システムの制御方法であって、前記制御部が、前記複数の発電システムの前記圧力センサから出力される前記燃料の圧力の検出値に基づき、前記複数の発電システムでの前記圧力のうち他の前記発電システムでの前記圧力よりも低い前記圧力に対応する前記発電システムの前記バルブを開状態から閉状態に切り替えるステップ（例えば、実施形態でのステップＳ０３及びステップＳ０４）を含む。

【0009】

（４）上記（３）に記載の燃料電池システムの制御方法は、前記制御部が、前記複数の発電システムでの前記圧力のうち他の前記発電システムでの前記圧力よりも所定圧力差以上に低い前記圧力に対応する前記発電システムの前記バルブを開状態から閉状態に切り替えるステップ（例えば、実施形態でのステップＳ０３及びステップＳ０４）を含んでもよい。

【0010】

（５）上記（３）又は（４）に記載の燃料電池システムの制御方法は、前記制御部が、前記閉状態の前記バルブに対応する前記発電システムでの前記圧力が他の前記発電システムでの前記圧力よりも所定圧力差以上に低い状態以外である場合に、前記閉状態の前記バルブを開状態に切り替えるステップ（例えば、実施形態でのステップＳ０６及びステップＳ０７）を含んでもよい。

【発明の効果】

【0011】

上記（１）によれば、燃料流路でのバルブよりも下流側に接続流路を備えることによって、バルブの開閉にかかわらずに燃料電池スタックへの燃料の供給を継続することができる。これにより、例えば各発電システムの燃料タンク側で異常が生じた場合であっても、燃料電池スタックの発電を継続しながら、バルブを閉状態にする簡易的な操作のみで異常発生部位を隔離することができる。

【0012】

上記（２）の場合、燃料流路の調圧バルブは、迂回流路のバルブと並列に配置されているので、例えば燃料電池スタックでの燃料消費量の増大に起因して下流側での燃料の圧力が低下する場合には、バルブの閉状態であっても調圧バルブの開弁によって燃料供給を確保することができる。これにより、バルブの閉弁によって複数の発電システム間での燃料タンク側の圧力の差圧を解消する状態であっても、下流側での燃料消費の増大による燃料の圧力変化に追従して適正な燃料供給を維持することができる。

【0013】

上記（３）によれば、複数の発電システム間で燃料タンク側の圧力に差圧が生じた場合であっても、バルブを閉弁する簡易的な操作のみで燃料供給を停止して、差圧を解消することができる。

【0014】

上記（４）の場合、複数の発電システム間で燃料タンク側の圧力の差圧が所定圧力差以上になることを抑制し、互いの圧力変化を均一化することによって、複数の発電システムのいずれかのみが早期に発電停止となることを防ぐことができる。

【0015】

上記（５）の場合、一部の発電システムのバルブが過剰に閉状態になることを抑制し、燃料電池システム全体としての発電効率を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の実施形態での燃料電池システムを搭載した車両の構成を模式的に示す図。

【図2】本発明の実施形態での燃料電池システムの構成を示す図。

【図3】本発明の実施形態での燃料電池システムの制御方法を示すフローチャート。

【図4】本発明の実施形態での燃料電池システムの遮断弁の開閉と燃料流路での複数の燃料タンク側の燃料の圧力の変化とを示す図。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明の実施形態に係る燃料電池システム１０を備える車両１について、添付図面を参照しながら説明する。

【0018】

図１は、実施形態での燃料電池システム１０を搭載した車両１の構成を模式的に示す図である。図２は、実施形態での燃料電池システム１０の構成を示す図である。
実施形態の燃料電池システム１０は、例えばトラック及びバス等の大型の車両１に搭載されている。車両１は、例えば、燃料電池システム１０及び蓄電装置等の電源と、電源に接続された回転電機等の機器とを備える。

【0019】

燃料電池システム１０は、複数の発電システム１１を備える。複数の発電システム１１は、例えば第１発電システム１１ａ及び第２発電システム１１ｂである。
複数の発電システム１１の各々は、燃料電池スタック２１と、エアポンプ２２と、複数の燃料タンク２３と、燃料流路２４と、バルブ機構２５と、分岐部２６と、制御装置２７とを備える。

【0020】

燃料電池スタック（ＦＣ１，ＦＣ２）２１は、例えば、固体高分子形燃料電池である。固体高分子形燃料電池は、積層された複数の燃料電池セルと、複数の燃料電池セルの積層体を挟み込む一対のエンドプレートとを備える。燃料電池セルは、電解質電極構造体と、電解質電極構造体を挟み込む一対のセパレータとを備える。電解質電極構造体は、固体高分子電解質膜と、固体高分子電解質膜を挟み込む燃料極及び酸素極とを備える。固体高分子電解質膜は、陽イオン交換膜等を備える。燃料極（アノード）は、アノード触媒及びガス拡散層等を備える。酸素極（カソード）は、カソード触媒及びガス拡散層等を備える。
燃料電池スタック２１は、複数の燃料タンク２３からアノードに供給される燃料ガスと、エアポンプ２２からカソードに供給される酸素を含む空気等の酸化剤ガスとの触媒反応によって発電する。
燃料電池スタック２１のアノードの供給口は、開閉弁２１ａを介して燃料流路２４に接続されている。

【0021】

複数の燃料タンク２３は、開閉弁２３ａを介して燃料流路２４に接続されている。複数の燃料タンク２３は、燃料を貯蔵する。燃料は、例えば水素等である。複数の燃料タンク２３の各々は、燃料を燃料電池スタック２１に供給する。
燃料流路２４は、例えば内部に燃料を流通させる配管等であって、複数の燃料タンク２３と燃料電池スタック２１の燃料極の供給口とを接続する。

【0022】

バルブ機構２５は、燃料流路２４での燃料電池スタック２１の開閉弁２１ａと複数の燃料タンク２３の合流部２３ｂとの間に配置されている。
バルブ機構２５は、第１調圧弁３１と、第２調圧弁３２と、迂回流路３３と、遮断弁３４と、第１圧力センサ３５と、第２圧力センサ３６と、逆止弁３７とを備える。

【0023】

第１調圧弁３１及び第２調圧弁３２は、燃料流路２４の上流側から下流側に向かって順次に配置されている。第１調圧弁３１は、複数の燃料タンク２３から供給される燃料の圧力を所定圧力に調圧（例えば、減圧）して出力する。第２調圧弁３２は、燃料電池システム１０の基準モードの運転で閉状態である。第２調圧弁３２は、例えば燃料電池スタック２１での燃料消費の増大等に応じて下流側の燃料の圧力が所定圧力以下になると、内部に備えられる弾性部材等によって機械的に閉状態から開状態に切り替わる。第２調圧弁３２は、下流側の燃料の圧力が所定圧力以下の状態が解消されると、機械的に開状態から閉状態に切り替わる。

【0024】

迂回流路３３は、例えば内部に燃料を流通させる配管等であって、第２調圧弁３２を迂回して燃料流路２４に接続される。
遮断弁３４は、迂回流路３３に配置されている。遮断弁３４は、制御装置２７から出力される制御信号に応じた開閉によって燃料の流通と遮断とを切り替える。遮断弁３４は、発電システム１１の基準モードの運転で開状態である。遮断弁３４は、燃料流路２４での複数の燃料タンク２３側の圧力Ｐが、他の発電システム１１での圧力Ｐよりも所定圧力差以上に低い場合に開状態から閉状態に切り替えられる。遮断弁３４は、燃料流路２４での複数の燃料タンク２３側の圧力Ｐが、他の発電システム１１での圧力Ｐよりも所定圧力差以上に低い状態が解消されると閉状態から開状態に切り替えられる。燃料流路２４での複数の燃料タンク２３側の圧力Ｐは、例えば後述する第１圧力センサ３５によって検出される第１圧力Ｐ１などである。

【0025】

第１圧力センサ３５は、燃料流路２４での第１調圧弁３１の上流側に配置されている。第１圧力センサ３５は、第１調圧弁３１の上流側での燃料の圧力である第１圧力Ｐ１、つまり複数の燃料タンク２３から供給される燃料の圧力を検出して、第１圧力Ｐ１の検出値の信号を出力する。
第２圧力センサ３６は、燃料流路２４での第１調圧弁３１と第２調圧弁３２との間での燃料の圧力である第２圧力Ｐ２を検出して、第２圧力Ｐ２の検出値の信号を出力する。

【0026】

逆止弁３７は、燃料流路２４での第１調圧弁３１の上流側から分岐する後述の充填流路４２に配置されている。逆止弁３７は、複数の燃料タンク２３側から後述の燃料充填部４３側への燃料の流通を禁止するとともに、燃料充填部４３側から複数の燃料タンク２３側への燃料の流通を許容する。

【0027】

分岐部２６は、燃料流路２４でのバルブ機構２５の下流側に配置されている。分岐部２６は、燃料流路２４から分岐して後述する接続流路４１に接続されている。

【0028】

制御装置（ＥＣＵ１，ＥＣＵ２）２７は、例えば他の発電システム１１の制御装置２７と協調して発電システム１１の動作を統合的に制御する。制御装置２７は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）などのプロセッサによって所定のプログラムが実行されることにより機能するソフトウェア機能部である。ソフトウェア機能部は、ＣＰＵなどのプロセッサ、プログラムを格納するＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、データを一時的に記憶するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）及びタイマーなどの電子回路を備えるＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）である。制御装置２７の少なくとも一部は、ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）などの集積回路であってもよい。

【0029】

制御装置２７は、燃料流路２４での複数の燃料タンク２３側の圧力Ｐに基づいて、バルブ機構２５の遮断弁３４の開閉を制御する。制御装置２７は、圧力Ｐが他の発電システム１１の圧力Ｐよりも低い場合に、遮断弁３４を開状態から閉状態に切り替える。例えば、制御装置２７は、第１圧力センサ３５によって検出された第１圧力Ｐ１が、他の発電システム１１の第１圧力Ｐ１よりも所定圧力差以上に低い場合に、遮断弁３４を開状態から閉状態に切り替える。制御装置２７は、第１圧力センサ３５によって検出された第１圧力Ｐ１が、他の発電システム１１の第１圧力Ｐ１よりも所定圧力差以上に低い状態が解消された場合に、遮断弁３４を閉状態から開状態に切り替える。

【0030】

燃料電池システム１０は、接続流路４１と、充填流路４２と、燃料充填部４３とを備える。
接続流路４１は、例えば内部に燃料を流通させる配管等であって、複数の発電システム１１の互いの分岐部２６に接続されている。
充填流路４２は、例えば内部に燃料を流通させる配管等であって、複数の発電システム１１の互いの燃料流路２４での第１調圧弁３１の上流側から分岐して、燃料充填部４３に接続されている。
燃料充填部４３は、例えば、外部の移動型又は固定型の燃料充填装置の充填ノズルが接続されるレセプタクルと、逆止弁となどを備える。外部の燃料充填装置から供給される燃料を受け入れる充填口が形成された燃料充填部４３は、充填流路４２と各発電システム１１のバルブ機構２５の逆止弁３７を介して複数の燃料タンク２３の各々に接続されている。

【0031】

以下、実施形態の燃料電池システム１０の動作について説明する。
図３は、実施形態での燃料電池システム１０の制御方法を示すフローチャートである。図４は、実施形態での燃料電池システム１０の遮断弁３４の開閉と燃料流路２４での複数の燃料タンク２３側の燃料の圧力の変化とを示す図である。

【0032】

先ず、図３に示すステップＳ０１にて、制御装置２７は、発電システム１１の基準モードの運転を開始する。基準モードの運転では、複数の燃料タンク２３の開閉弁２３ａ及び燃料電池スタック２１の開閉弁２１ａの開状態にて、第１調圧弁３１は開弁によって所定の調圧を行う。第２調圧弁３２は下流側の圧力に応じた機械的な開弁可能に閉弁状態であるとともに、遮断弁３４は開状態である。
次に、ステップＳ０２にて、制御装置２７は、第１圧力センサ３５及び第２圧力センサ３６から出力される第１圧力Ｐ１及び第２圧力Ｐ２の各検出値の信号を取得するとともに、他の発電システム１１の制御装置２７が取得した第１圧力Ｐ１及び第２圧力Ｐ２の各検出値の情報を取得する。

【0033】

次に、ステップＳ０３にて、制御装置２７は、自らの発電システム１１の第１圧力Ｐ１が他の発電システム１１の第１圧力Ｐ１よりも所定圧力差以上に低いか否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合、制御装置２７は、ステップＳ０２の処理を繰り返す。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合、制御装置２７は、処理をステップＳ０４に進める。
次に、ステップＳ０４にて、制御装置２７は、遮断弁３４を開状態から閉状態に切り替える。
次に、ステップＳ０５にて、制御装置２７は、第１圧力センサ３５及び第２圧力センサ３６から出力される第１圧力Ｐ１及び第２圧力Ｐ２の各検出値の信号を取得するとともに、他の発電システム１１の制御装置２７が取得した第１圧力Ｐ１及び第２圧力Ｐ２の各検出値の情報を取得する。

【0034】

次に、ステップＳ０６にて、制御装置２７は、自らの発電システム１１の第１圧力Ｐ１が他の発電システム１１の第１圧力Ｐ１よりも所定圧力差以上に低い状態が解消されたか否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合、制御装置２７は、ステップＳ０５の処理を繰り返す。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合、制御装置２７は、処理をステップＳ０７に進める。
次に、ステップＳ０７にて、制御装置２７は、遮断弁３４を閉状態から開状態に切り替え、処理をエンドに進める。

【0035】

例えば図４は、第１発電システム１１ａ及び第２発電システム１１ｂの互いの第１圧力Ｐ１が所定圧力Ｐａから所定圧力Ｐａよりも小さな所定圧力Ｐｂまで低下する状態の一例を示している。各発電システム１１の複数の燃料タンク２３によって構成される燃料供給系に対して、例えば、所定圧力Ｐａは燃料供給系の燃料満充填状態等に対応し、所定圧力Ｐｂは燃料供給系の燃料欠乏状態等に対応している。

【0036】

図４に示す第１発電システム１１ａ及び第２発電システム１１ｂでは、互いの燃料電池スタック２１での燃料消費量の差異及び互いの燃料流路２４での圧力損失の差異等に起因して、互いの燃料供給系の燃料消費速度に所定以上の差が生じる。
比較例に係る第１発電システム１１ａ及び第２発電システム１１ｂでは、燃料電池システム１０の運転状態で互いの遮断弁３４の開状態が維持されていることによって、比較例に係る第１発電システム１１ａの第１圧力Ｐ１が第２発電システム１１ｂの第１圧力Ｐ１に比べて、より大きな速度で低下する。
これに対して、実施例に係る第１発電システム１１ａ及び第２発電システム１１ｂでは、互いの第１圧力Ｐ１の圧力差に応じて実施例に係る第１発電システム１１ａの遮断弁３４が閉状態から開状態に切り替えられることによって、実施例に係る第１発電システム１１ａの第１圧力Ｐ１の低下が抑制される。これにより、実施例に係る第１発電システム１１ａでは、比較例に係る第１発電システム１１ａに比べて、第２発電システム１１ｂよりも早期に燃料供給系の燃料が欠乏することは抑制される。

【0037】

図４に示す実施例に係る第１発電システム１１ａでは、時刻ｔ１以降に第１発電システム１１ａの第１圧力Ｐ１が低下を開始して第２発電システム１１ｂの第１圧力Ｐ１よりも所定圧力差以上に低くなる各時刻ｔ２，ｔ４，ｔ６，ｔ８，ｔ１０にて、第１発電システム１１ａの遮断弁３４が開状態（ＯＮ）から閉状態（ＯＦＦ）へ切り替えられる。これにより、第１発電システム１１ａの第１圧力Ｐ１の低下は抑制され、第１発電システム１１ａ及び第２発電システム１１ｂの互いの第１圧力Ｐ１の圧力差は低減される。
そして、第１発電システム１１ａの第１圧力Ｐ１が第２発電システム１１ｂの第１圧力Ｐ１よりも所定圧力差以上に低い状態が解消された場合として、例えば第１発電システム１１ａ及び第２発電システム１１ｂの互いの第１圧力Ｐ１がほぼ同一となる各時刻ｔ３，ｔ５，ｔ７，ｔ９，ｔ１１にて、第１発電システム１１ａの遮断弁３４が閉状態（ＯＦＦ）から開状態（ＯＮ）へ切り替えられる。
これにより、複数の発電システム１１の互いの燃料供給系の圧力変化に所定以上の差異が生じると、より圧力が低い発電システム１１の遮断弁３４が開状態（ＯＮ）から閉状態（ＯＦＦ）へ切り替えられることによって、互いの圧力変化が均一化される。

【0038】

上述したように、実施形態の燃料電池システム１０は、燃料流路２４での遮断弁３４の下流側に接続流路４１を備えることによって、遮断弁３４の開閉にかかわらずに燃料電池スタック２１への燃料の供給を継続することができる。これにより、例えば各発電システム１１の燃料タンク２３側で異常が生じた場合であっても、燃料電池スタック２１の発電を継続しながら遮断弁３４を閉状態にして、異常発生部位を隔離することができる。各燃料タンク２３の開閉弁２３ａを作動させる必要無しに、遮断弁３４によって燃料供給を停止することができるので、開閉弁２３ａの作動回数を増大させる懸念がなくなる。
燃料流路２４の第２調圧弁３２は、迂回流路３３の遮断弁３４と並列に配置されているので、例えば燃料電池スタック２１での燃料消費量の増大に起因して下流側での燃料の圧力が低下する場合には、遮断弁３４の閉状態であっても第２調圧弁３２の機械的な開弁によって燃料供給を確保することができる。これにより、遮断弁３４の閉弁によって複数の発電システム１１間での第１圧力Ｐ１の差圧を解消する状態であっても、下流側での燃料消費の増大による燃料の圧力変化に追従して適正な燃料供給を維持することができる。
迂回流路３３の上流側に複数の燃料タンク２３からの燃料の圧力を調圧（減圧）する第１調圧弁３１を備えることによって、遮断弁３４の上流側及び下流側の圧力差による弁固着等の異常の発生を抑制することができる。

【0039】

（変形例）
以下、実施形態の変形例について説明する。なお、上述した実施形態と同一部分については、同一符号を付して説明を省略又は簡略化する。

【0040】

上述した実施形態では、複数の発電システム１１の各々は、複数の燃料タンク２３を備えるとしたが、これに限定されず、単一の燃料タンク２３を備えてもよい。
上述した実施形態では、燃料電池システム１０は、複数の発電システム１１の互いのバルブ機構２５の逆止弁３７が共通に接続される充填流路４２及び燃料充填部４３を備えるとしたが、これに限定されない。例えば、燃料電池システム１０は、複数の発電システム１１の互いのバルブ機構２５の逆止弁３７に個別に独立的に接続される複数の充填流路４２及び燃料充填部４３を備えてもよい。
上述した実施形態では、複数の発電システム１１の各々は互いに協調して制御を行う制御装置２７を備えるとしたが、これに限定されず、複数の発電システム１１の制御装置２７を統合的に制御する統合制御装置を備えてもよい。この場合、各発電システム１１の遮断弁３４の開閉は、制御装置２７の代わりに統合制御装置によって制御されてもよい。

【0041】

上述した実施形態では、各発電システム１１の第２調圧弁３２は下流側の燃料の圧力に応じて機械的に開閉するとしたが、これに限定されず、例えば下流側の燃料の圧力及び燃料電池スタック２１で要求される燃料消費量等に応じた制御装置２７の制御によって開閉する制御弁であってもよい。

【0042】

上述した実施形態では、燃料電池システムが、燃料電池において発電された電力を走行用の電力または車載機器の動作用の電力として用いる燃料電池車両に搭載されている例について説明したが、当該システムは、二輪や三輪、四輪等の自動車や他の移動体（例えば、船舶、飛行体、ロボット）に搭載されてもよく、また、定置型や可搬型の燃料電池システムに搭載されてもよい。

【0043】

本発明の実施形態は、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。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施され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。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、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ものである。

【符号の説明】

【0044】

１…車両、１０…燃料電池システム、１１…発電システム、１１ａ…第１発電システム、１１ｂ…第２発電システム、２１…燃料電池スタック、２２…エアポンプ、２３…燃料タンク、２４…燃料流路、２５…バルブ機構、２６…分岐部、２７…制御装置（制御部）、３１…第１調圧弁、３２…第２調圧弁（調圧バルブ）、３３…迂回流路、３４…遮断弁（バルブ）、３５…第１圧力センサ（圧力センサ）、３６…第２圧力センサ、３７…逆止弁、４１…接続流路、４２…充填流路、４３…燃料充填部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】