JP2002141092A

JP2002141092A - 燃料電池装置の制御方法

Info

Publication number: JP2002141092A
Application number: JP2000334372A
Authority: JP
Inventors: Kenji Kato; 憲二加藤; Munehisa Horiguchi; 宗久堀口; Koichi Shiraishi; 剛一白石; Masataka Ueno; 正隆上野
Original assignee: Equos Research Co Ltd
Current assignee: Equos Research Co Ltd
Priority date: 2000-11-01
Filing date: 2000-11-01
Publication date: 2002-05-17
Anticipated expiration: 2020-11-01
Also published as: JP4686842B2

Abstract

(57)【要約】【課題】燃料電池及びバッテリに流れる電流の分配状態
を適切に制御して、バッテリの容量を増大させることな
く、適切にバッテリを充電することができ、また、燃料
電池及びバッテリの出力配分を所定の状態に維持して、
燃料電池装置全体として効率ができるだけ高くなるよう
に燃料電池及びバッテリを作動させることができるよう
にする。【解決手段】両端子が負荷に接続された燃料電池１１
と、昇圧回路、充電回路及び２次電池を含み、前記燃料
電池１１に並列に接続された２次電池回路とを備える燃
料電池装置の前記燃料電池１１から前記負荷に供給され
る電流を、前記燃料電池１１のシステムとしての効率が
可能な限り高くなるように制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、燃料電池装置の制
御方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、燃料電池は発電効率が高く、有害
物質を排出しないので、産業用、家庭用の発電装置とし
て、又は、人工衛星や宇宙船などの動力源として実用化
されてきたが、近年は、乗用車、バス、トラック等の車
両用の動力源として開発が進んでいる。

【０００３】そして、前記車両は、照明装置、ラジオ、
パワーウインドウ等の車両の停車中にも使用される電気
を消費する補機類を多数備えていて、また、走行パター
ンが多様であり動力源に要求される出力範囲が極めて広
いので、前記燃料電池を車両用の動力源として使用する
場合には、バッテリ（蓄電池又は二次電池）を併用した
ハイブリッドとすることが一般的である。

【０００４】図２は従来の燃料電池装置を示す図であ
る。

【０００５】図において、１０１は燃料電池であり、ア
ルカリ水溶液型（ＡＦＣ）、リン酸型（ＰＡＦＣ）、溶
融炭酸塩型（ＭＣＦＣ）、固体酸化物型（ＳＯＦＣ）、
直接型メタノール（ＤＭＦＣ）等のものであってもよい
が、固体高分子型燃料電池（ＰＥＭＦＣ）が一般的であ
る。

【０００６】また、１０２は充電によって放電を繰り返
すことができるバッテリであり、鉛蓄電池、ニッケルカ
ドミウム電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電
池、ナトリウム硫黄電池等が一般的である。

【０００７】さらに、１０３はインバータ（ＩＮＶ）で
あり、前記燃料電池１０１又はバッテリ１０２からの直
流電流を交流電流に変換して、車両の車輪を回転させる
駆動源である図示されない交流モータに供給する。な
お、前記駆動源が直流モータである場合は、前記燃料電
池１０１又はバッテリ１０２からの直流電流は、前記イ
ンバータ１０３を介さずに駆動源に直接供給される。

【０００８】そして、前記構成の燃料電池装置において
は、前記燃料電池１０１及びバッテリ１０２が並列に接
続されて、前記インバータ１０３に電流を供給するよう
になっているので、例えば、車両の停止時に前記燃料電
池１０１が停止した場合、坂道等の高負荷運転時に前記
燃料電池１０１からの電流だけでは要求電流に満たない
場合等には、前記バッテリ１０２からインバータ１０３
に電流が自動的に供給される。

【０００９】また、前記駆動源である交流モータが、車
両の減速運転時には発電器として機能して、いわゆる回
生電流を発生する場合には、前記車両の減速運転時に回
生電流がバッテリ１０２に供給され、該バッテリ１０２
が再充電される。さらに、前記回生電流が供給されない
場合であっても、前記バッテリ１０２が放電して端子電
圧が低下すると、前記燃料電池１０１が発生する電流が
自動的に前記バッテリ１０２に供給される。

【００１０】このように、前記燃料電池装置において
は、前記バッテリ１０２が常時充電され、前記燃料電池
１０１からの電流だけでは要求電流に満たない場合等に
は、前記バッテリ１０２からインバータ１０３に電流が
自動的に供給されるようになっているので、車両は各種
の走行モードにおいて、安定して走行することができ
る。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の燃料電池装置においては、燃料電池１０１及びバッ
テリ１０２が並列に接続されているだけであり、前記燃
料電池１０１及びバッテリ１０２に流れる電流の分配状
態が何ら制御されていないので、前記燃料電池１０１及
びバッテリ１０２の電流−電圧特性によってそれぞれに
流れる電流量が決まってしまう。

【００１２】図３は従来の燃料電池装置における燃料電
池及びバッテリの特性を示す図である。なお、図におい
て、横軸に電流を、縦軸に電圧及び電力を採ってある。

【００１３】図において、１０５は燃料電池１０１（図
２）の電圧−電流特性を示す曲線、１０６はバッテリ１
０２の電圧−電流特性を示す曲線、１０７は燃料電池１
０１及びバッテリ１０２を合計した場合の本来の電圧−
電流特性を示す曲線、１０８は燃料電池１０１及びバッ
テリ１０２を合計した場合の本来の電力特性を示す曲線
である。

【００１４】例えば、車両の定負荷運転時には、前記燃
料電池１０１からの電流だけで要求電流を満たしている
ので、本来、前記バッテリ１０２からインバータ１０３
に電流が供給される必要がないにも関わらず、曲線１０
６が示すように、前記バッテリ１０２は低電流領域から
出力を開始するので、前記バッテリ１０２からも前記イ
ンバータ１０３に電流が供給されてしまう。このよう
に、前記バッテリ１０２から常時電流が流れるようにな
っているので、前記バッテリ１０２の容量を増大させる
必要があるが、一般的に、バッテリは大きく、重く、か
つ、高価であり、前記バッテリ１０２の容量を増大させ
ると、前記車両の体積、重量が増し、コストも高くなっ
てしまう。

【００１５】また、前記燃料電池１０１及びバッテリ１
０２のそれぞれの端子電圧を、両者間の電圧差が小さく
なるように設定すると、前記バッテリ１０２が放電して
端子電圧が低下した時であっても、曲線１０６が示すよ
うに、前記燃料電池１０１からの電流が前記バッテリ１
０２に流れにくく、該バッテリ１０２の充電に時間がか
かってしまう。このため、車両の走行が制限され、最悪
の場合には、曲線１０６が示すように、前記バッテリ１
０２が上がってしまう。

【００１６】逆に、前記電圧差が大きくなるように設定
すると、大電流が前記燃料電池１０１からバッテリ１０
２に流れるので、該バッテリ１０２が過充電されること
によって破壊されてしまう。

【００１７】さらに、通常、前記燃料電池１０１を作動
させるためには、水素ガス、酸素ガス等の燃料ガスや水
分等の排出物を供給又は排出したり燃料電池を冷却する
ためのファン、ポンプ等の補機類を駆動させる必要があ
る。ここで、前記補機類には、前記燃料電池１０１から
供給される電流量に応じて駆動させるためのエネルギー
が変動するものと、変動しないものとがあるが、前記燃
料電池１０１から供給される電流量が少ない範囲におい
ては、駆動させるためのエネルギーが変動しないものの
割合が大きくなっている。したがって、前記補機類を駆
動させるために必要なエネルギーは、前記燃料電池１０
１から供給される電流量が少なくなってもあまり低下し
ない。そのため、前記燃料電池１０１から供給される電
流量がごく少ない範囲においては、前記燃料電池１０１
から供給される電流の相当程度の割合を前記補機類に供
給することになり、該補機類を含めた燃料電池１０１の
システムとしての効率が極めて低くなってしまう。

【００１８】本発明は、前記従来の燃料電池装置の問題
点を解決して、燃料電池及びバッテリに流れる電流の分
配状態を適切に制御して、バッテリの容量を増大させる
ことなく、適切にバッテリを充電することができ、ま
た、燃料電池及びバッテリの出力配分を所定の状態に維
持して、燃料電池装置全体として効率ができるだけ高く
なるように燃料電池及びバッテリを作動させることがで
きる燃料電池装置の制御方法を提供することを目的とす
る。

【００１９】

【課題を解決するための手段】そのために、本発明の燃
料電池装置の制御方法においては、両端子が負荷に接続
された燃料電池と、昇圧回路、充電回路及び２次電池を
含み、前記燃料電池に並列に接続された２次電池回路と
を備える燃料電池装置の前記燃料電池から前記負荷に供
給される電流を、前記燃料電池のシステムとしての効率
が可能な限り高くなるように要求電力に対する燃料電池
からの出力と２次電池からの出力の配分を制御する。

【００２０】本発明の他の燃料電池装置の制御方法にお
いては、さらに、前記燃料電池のシステムとしての効率
と前記２次電池の効率が等しくなるように制御する。

【００２１】本発明の更に他の燃料電池装置の制御方法
においては、さらに、あらかじめ求められた前記燃料電
池のシステムの特性曲線と前記２次電池の特性曲線とに
基づいて制御する。

【００２２】本発明の更に他の燃料電池装置の制御方法
においては、さらに、前記燃料電池のシステムとしての
効率が一定値以上のときにのみ前記２次電池に充電す
る。

【００２３】本発明の更に他の燃料電池装置の制御方法
においては、さらに、前記２次電池のＳＯＣが一定値以
下のときにのみ前記２次電池に充電する。

【００２４】本発明の更に他の燃料電池装置の制御方法
においては、さらに、前記負荷に供給される電流が一定
値以下のとき、前記燃料電池を停止する。

【００２５】本発明の更に他の燃料電池装置の制御方法
においては、さらに、前記燃料電池を停止するとき、前
記燃料電池の補機類の少なくとも一部を停止する。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の第１の実施の形態
について図面を参照しながら詳細に説明する。

【００２７】図１は本発明の第１の実施の形態における
燃料電池装置の概念図である。

【００２８】図１において、１０は燃料電池（ＦＣ）回
路であり、乗用車、バス、トラック等の車両用の動力源
として使用される。ここで、前記車両は、照明装置、ラ
ジオ、パワーウインドウ等の車両の停車中にも使用され
る電気を消費する補機類を多数備えていて、また、走行
パターンが多様であり動力源に要求される出力範囲が極
めて広いので、動力源として燃料電池１１とバッテリ１
２とを併用して使用する。

【００２９】そして、１１は燃料電池であり、アルカリ
水溶液型（ＡＦＣ）、リン酸型（ＰＡＦＣ）、溶融炭酸
塩型（ＭＣＦＣ）、固体酸化物型（ＳＯＦＣ）、直接型
メタノール（ＤＭＦＣ）等のものであってもよいが、固
体高分子型燃料電池（ＰＥＭＦＣ）であることが望まし
い。

【００３０】なお、更に望ましくは、水素を燃料とし、
酸素又は空気を酸化剤とするＰＥＭＦＣ（ｐｒｏｔｏｎ
ｅｘｃｈａｎｇｅｍｅｍｂｒａｎｃｅｆｕｅｌ
ｃｅｌｌ）型燃料電池、又はＰＥＭ（ｐｒｏｔｏｎｅ
ｘｃｈａｎｇｅｍｅｍｂｒａｎｃｅ）型燃料電池と呼
ばれるものである。ここで、該ＰＥＭ型燃料電池は、一
般的に、プロトン等のイオンを透過する高分子膜の両側
に触媒、電極及びセパレータを結合したセル（ｆｕｅｌ
ｃｅｌｌ）を複数直列に結合したスタック（ｓｔａｃ
ｋ）から成る（特開平１１−３１７２３６号公報等参
照）。

【００３１】例えば、本実施の形態においては、１例と
して、ＰＥＭ型燃料電池であり、４００枚のセルを直列
に接続したスタックを使用する。この場合、総電極面積
は３００〔ｃｍ²〕であり、開放端子電圧は約３５０
〔Ｖ〕、出力は約５０〔ｋＷ〕である。そして、定常動
作時の温度は５０〜９０〔℃〕程度である。

【００３２】なお、燃料である水素は、図示されない改
質装置によってメタノール、ガソリン等を改質して取り
出した水素を燃料電池に直接供給することもできるが、
車両の高負荷運転時にも安定して十分な量の水素を供給
することができるようにするためには、水素吸蔵合金、
水素ガスボンベ等に貯蔵した水素を供給することが望ま
しい。これにより、水素がほぼ一定の圧力で常に十分に
供給されるので、前記燃料電池１１は車両の負荷の変動
に遅れることなく追随して、必要な電流を供給すること
ができる。

【００３３】この場合、前記燃料電池１１の出力インピ
ーダンスは極めて低く、０に近似することが可能であ
る。

【００３４】また、１２は充電によって放電を繰り返す
ことができる２次電池としてのバッテリ（蓄電池）であ
り、鉛蓄電池、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素
電池、リチウムイオン電池、ナトリウム硫黄電池等が一
般的であるが、電気自動車等に使用される高性能鉛蓄電
池、リチウムイオン電池、ナトリウム硫黄電池等が望ま
しい。

【００３５】例えば、本実施の形態においては、１例と
して、高性能鉛蓄電池を使用する。この場合、開放端子
電圧は約２１０〔Ｖ〕であり、約１０〔ｋＷ〕の電流を
５〜２０分程度供給することができる程度の容量を有す
る。

【００３６】さらに、１３は負荷としての駆動制御装置
であるインバータ装置であり、前記燃料電池１１又はバ
ッテリ１２からの直流電流を交流電流に変換して、車両
の車輪を回転させる駆動モータとしてのモータ１４に供
給する。ここで、前記モータ１４は発電機としても機能
するものであり、車両の減速運転時には、いわゆる回生
電流を発生する。この場合、前記モータ１４は車輪によ
って回転させられて発電するので、前記車輪にブレーキ
をかける、すなわち、車両の制動装置（ブレーキ）とし
て機能する。そして、後述されるように、前記回生電流
がバッテリ１２に供給されて該バッテリ１２が充電され
る。

【００３７】また、１５はバッテリ充電制御回路であ
り、充電用スイッチング素子としての高速スイッチング
素子であるＩＧＢＴ（絶縁ゲート・バイポーラ・トラン
ジスタ）１５ａとサイリスタ１５ｂとの並列回路であ
る。ここで、前記ＩＧＢＴ１５ａは２００〔Ａ〕程度の
電流を許容するものである。

【００３８】一方、１６は昇圧制御回路としてのバッテ
リ放電制御回路であり、前記バッテリ充電制御回路と同
様に、昇圧用スイッチング素子としてのＩＧＢＴ１６ａ
とサイリスタ１６ｂの並列回路である。ここで、前記Ｉ
ＧＢＴ１６ａは２００〔Ａ〕程度の電流を許容するもの
である。

【００３９】そして、１７は２００〔Ａ〕程度の電流を
許容するリアクトルであり、前記バッテリ放電制御回路
１６と共に昇圧回路を構成し、前記バッテリ１２の出力
電圧を昇圧する。

【００４０】ここで、前記バッテリ放電制御回路１６に
おけるＩＧＢＴ１６ａは所定周期（例えば、２０〔ｋＨ
ｚ〕程度）のスイッチング信号によってオンオフされ
る。前記ＩＧＢＴ１６ａをオンにしたときには、前記バ
ッテリ１２から出力された直流電流がリアクトル１７に
流れてエネルギーが蓄積され、前記ＩＧＢＴ１６ａをオ
フにしたときには、前記リアクトル１７に蓄積されたエ
ネルギーに応じた電圧が、前記バッテリ１２の出力電圧
に加算されて昇圧される。なお、昇圧された前記バッテ
リ１２の出力電圧は前記スイッチング信号によって適宜
調節することができるが、おおよそ前記燃料電池１１の
出力電圧よりわずかに高い程度に調節される。

【００４１】また、前記バッテリ放電制御回路１６にお
けるサイリスタ１６ｂは、前記ＩＧＢＴ１６ａをオフに
したときに該ＩＧＢＴ１６ａのエミッタとコレクタとの
間に発生する逆起電力によって、前記エミッタとコレク
タとの間の絶縁が破壊されることを防止する。

【００４２】そして、１８は回路を流れる電流値を測定
する電流センサであり、１９は、負荷又は２次電池から
の電流が燃料電池に供給されないように配設されたダイ
オード素子としての、サイリスタである。

【００４３】また、２０はハイブリッド回路電子制御ユ
ニットであり、ＣＰＵ等の演算手段、半導体メモリ等の
記憶手段、入出力インターフェイス等を備え、前記燃料
電池回路１０における電流値、電圧値等を測定するとと
もに、前記バッテリ充電制御回路１５及びバッテリ放電
制御回路１６の動作を制御する。さらに、前記ハイブリ
ッド回路電子制御ユニット２０は、車両における他のセ
ンサ、及び後述される車両用電子制御ユニット２１、燃
料電池電子制御ユニット２２、イグニッション制御装置
２４等の他の制御装置と通信可能に接続され、他のセン
サ及び他の制御装置と連携して前記燃料電池回路１０の
動作を統括的に制御する。

【００４４】なお、前記ハイブリッド回路電子制御ユニ
ット２０は独立に存在するものであってもよく、例え
ば、車両用電子制御ユニット２１等の他の制御装置の一
部として存在するものであってもよい。

【００４５】ここで、例えば、本実施の形態において
は、前記ハイブリッド回路電子制御ユニット２０は、２
つの電流センサ１８との入出力インターフェイス、電圧
計測用の２つの入出力インターフェイス、バッテリ充電
制御回路１５用の入出力インターフェイス、バッテリ放
電制御回路１６用の入出力インターフェイス、車両用電
子制御ユニット２１用の入出力インターフェイス、燃料
電池電子制御ユニット２２用の入出力インターフェイ
ス、及びイグニッション制御装置２４用の入出力インタ
ーフェイスを備える。また、前記ハイブリッド回路電子
制御ユニット２０は、電源としての電源バッテリ２３に
接続される電源インターフェイスも備える。

【００４６】次に、車両用電子制御ユニット２１は、Ｃ
ＰＵ等の演算手段、半導体メモリ等の記憶手段、入出力
インターフェイス等を備え、車速、気温、アクセル開度
等を検出して変速機、制動装置等を含む車両全般の動作
を統括的に制御する。

【００４７】また、燃料電池電子制御ユニット２２は、
ＣＰＵ等の演算手段、半導体メモリ等の記憶手段、入出
力インターフェイス等を備え、燃料電池１１に供給され
る水素、酸素、空気等の流量、温度、出力電圧等を検出
して前記燃料電池１１の動作を制御する。

【００４８】そして、前記電源バッテリ２３は、充電に
よって放電を繰り返すことができる鉛蓄電池、ニッケル
カドミウム電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電
池、ナトリウム硫黄電池等のバッテリから成り、１２
〔Ｖ〕の直流電流を前記ハイブリッド回路電子制御ユニ
ット２０に供給する。なお、前記電源バッテリ２３は、
車両のラジオ、パワーウインドウ等の補機類にも電源と
して直流電流を供給してもよい。

【００４９】また、前記イグニッション制御装置２４は
燃料電池回路を起動させるための装置であり、車両の運
転者がスイッチをオンにすると、その信号を前記ハイブ
リッド回路電子制御ユニット２０やその他の装置に伝達
する。

【００５０】次に、前記構成の燃料電池装置の動作につ
いて説明する。

【００５１】図４は本発明の第１の実施の形態における
燃料電池の特性を示す図、図５は本発明の第１の実施の
形態における燃料電池及びバッテリの特性を示す図であ
る。なお、図４において、横軸に電流値Ａを、縦軸に電
圧Ｖ、電力ｋＷ及び効率％を採ってあり、図５におい
て、横軸に電力ｋＷを、縦軸に効率％及び水素量Ｌ／ｍ
ｉｎを採ってある。

【００５２】図４において、３１は燃料電池１１（図
１）の電圧−電流特性を示す曲線である。前記燃料電池
１１の電圧−電流特性を示す曲線３１は、通常のＰＥＭ
型燃料電池の場合と同様に、全体として電流の増大と共
に電圧が低下していく右下がり曲線である。なお、前述
されたように、前記燃料電池１１は出力インピーダンス
がほぼ０の電源である。

【００５３】そして、前記電圧−電流特性を示す曲線３
１から、次式（１）に基づいて、前記燃料電池１１単体
としての効率であるスタック効率を示す曲線３２を得る
ことができる。

【００５４】スタック効率＝燃料電池１１の出力電力÷（水素消費量×単位量当たりの水素の保有する燃焼エネルギー量）・・・（１）また、前記電圧−電流特性を示す曲線３１から、次式
（２）に基づいて、前記燃料電池１１のシステムとして
の効率であるシステム効率を示す曲線３３を得ることが
できる。

【００５５】システム効率＝（燃料電池１１の出力電力−補機類駆動エネルギー）÷（水素消費量×単位量当たりの水素の保有する燃焼エネルギー量）・・・（２）ここで、前記補機類駆動エネルギーは、前記燃料電池１
１を作動させるために使用される補機類を駆動させるた
めに必要なエネルギーである。なお、前記補機類は、例
えば、水素、酸素等の燃料ガスや水分等の排出物を供給
又は排出したり、燃料電池１１を冷却するためのバル
ブ、ファン、ポンプ等である。

【００５６】さらに、前記電圧−電流特性を示す曲線３
１から、前記燃料電池１１の出力電流−出力電力特性を
示す曲線３４を得ることができる。

【００５７】そして、前記システム効率を示す曲線３３
から、前記燃料電池１１のシステムとしての効率は、前
記燃料電池１１の出力電力が１０〜２０〔Ａ〕程度をピ
ークとし、それ以上の範囲において、出力電力の増加に
伴って、緩やかに低下していくが、前記ピーク以下の範
囲において、出力電力の減少に伴って、急激に低下して
いくことがわかる。

【００５８】このことから、図において前記燃料電池１
１のシステム効率の前記ピーク付近よりも左側の範囲、
すなわち、前記燃料電池１１の出力電力が１０〜２０
〔Ａ〕程度より低い場合には、前記燃料電池１１のシス
テムとしての効率が極めて低いので、前記燃料電池１１
を使用しないほうがよいことがわかる。

【００５９】次に、図５において、４１は燃料電池１１
の水素燃焼エネルギー換算効率−出力電力特性を示す曲
線であり、図４に示される燃料電池１１の電圧−電流特
性を示す曲線３１に基づいて得ることができる。

【００６０】そして、４２は、燃料電池１１から８〔ｋ
Ｗ〕の充電を行う場合の、バッテリ１２の効率−出力電
力特性を示す曲線である。なお、前記バッテリ１２の効
率は水素燃焼エネルギーに換算して示されている。

【００６１】また、４３は燃料電池１１における水素消
費量−出力電力特性を示す曲線である。

【００６２】ここで、前記図４において前記燃料電池１
１のシステム効率の前記ピーク付近よりも左側の範囲に
対応する範囲である、図５において点Ａよりも左側の範
囲においては、前記燃料電池１１のシステムとしての効
率が極めて低い。そのため、前記点Ａより左側の範囲、
すなわち、要求電力の値がＡ未満の範囲においては、前
記燃料電池１１を使用せずに、前記バッテリ１２のみか
ら電流が供給されるようにすればよいことがわかる。こ
の場合、曲線４２から、要求電力の値がＡ未満の範囲に
おいて、前記バッテリ１２の効率が高いことが分かる。

【００６３】また、前記バッテリ１２の効率が最も高い
のは、出力電力が０である時であって、その効率は図５
におけるＢの点である。一方、図５において点Ａよりも
右側の範囲において、前記燃料電池１１のシステムとし
ての効率は出力電力の増加に伴って緩やかに低下してゆ
き、点Ｃにおいて、前記点Ｂと同一の値になる。

【００６４】このことから、図５において点Ａよりも右
側の範囲であって、前記点Ｃに対応する点Ｄまでの範囲
においては、前記バッテリ１２を使用せずに、前記燃料
電池１１のみから電流が供給されるようにすればよいこ
とがわかる。

【００６５】そして、図５において点Ｄよりも右側の範
囲では、前記燃料電池１１とバッテリ１２の効率が等し
くなるように、かつ、前記燃料電池１１の出力電力とバ
ッテリ１２の出力電力との和が要求電力に等しくなるよ
うに、前記燃料電池１１とバッテリ１２との出力を、前
記曲線４１及び４２に基づいて、それぞれ制御すればよ
いことが分かる。従って、燃料電池の制御装置は、前記
燃料電池１１のシステムとしての効率とバッテリ１２の
効率が等しくなるように、及び／または然料電池の出力
電力とバッテリ１２の出力電力の和が要求電力に等しく
なるようにそれぞれの効率特性に基づいて制御する。

【００６６】本実施の形態においては、ハイブリッド回
路電子制御ユニット２０の記憶手段には、図４及び５に
示されるような燃料電池１１及びバッテリ１２の特性が
あらかじめ格納されている。そして、車両用電子制御ユ
ニット２１から送信された車両の車速、アクセル開度等
の信号に基づいて、モータ１４に供給すべき要求電力が
演算手段によって算出され、該要求電力の値が、図５に
示されるような燃料電池１１及びバッテリ１２の特性に
基づいて見い出される。

【００６７】なお、前記図４及び５に示されるような燃
料電池１１及びバッテリ１２の特性は、グラフの形態で
記憶手段に格納されていてもよいし、マップの形態で記
憶手段に格納されていてもよいし、また、テーブルの形
態で記憶手段に格納されていてもよい。さらに、前記図
４及び５に示されるような燃料電池１１及びバッテリ１
２の特性をあらかじめ関数にして記憶手段に格納し、必
要に応じて前記関数を読み出して、数値を代入して、必
要な値を算出するようにすることもできる。

【００６８】そこで、ここでは、図５に示されるような
燃料電池１１及びバッテリ１２の特性に基づいた燃料電
池回路１０の基本的な動作について説明する。

【００６９】まず、要求電力の値が図５におけるＡ未満
の場合は、前記バッテリ１２だけから電流を供給する。
この場合には、前記バッテリ充電制御回路１５及びバッ
テリ放電制御回路１６におけるＩＧＢＴ１５ａ、１６ａ
をオフの状態とする。このため、要求電力の値が変動し
ても、前記バッテリ１２からは要求電力の値に応じた値
の電流が自動的に供給される。

【００７０】一方、前記燃料電池１１を作動させるため
の補機類を停止させるので、前記燃料電池１１には燃料
である水素及び酸化剤である酸素又は空気が供給され
ず、前記燃料電池１１からは電流が供給されない。な
お、前記燃料電池１１をいつでも作動させることができ
る状態を保つ、すなわちスタンバイさせておくために、
最低限度の補機類、例えば、水素供給用バルブ、空気フ
ァン等は最低限の能力で作動を継続させる。この場合、
作動を継続する補機類には、前記バッテリ１２又は電源
バッテリ２３から電力が供給される。

【００７１】なお、前記バッテリ１２から供給される電
流の値は、電流センサ１８によって測定され、また、電
圧についても前記ハイブリッド回路電子制御ユニット２
０によって測定される。そして、前記電流及び電圧の値
に基づいて、前記バッテリ１２が供給する電力の値がＡ
未満であるか否かが、前記ハイブリッド回路電子制御ユ
ニット２０によって、常時検出される。

【００７２】次に、要求電力の値が図５におけるＡ以上
となった場合であって、前記要求電力の値が図５におけ
るＤ未満の場合には、前記燃料電池１１のシステムとし
ての効率が前記バッテリ１２の効率よりも高いので、前
記バッテリ１２を使用せずに、前記燃料電池１１のみか
ら電流が供給されるようにする。

【００７３】そして、前記燃料電池１１だけから電流を
供給する場合には、前記燃料電池１１を作動させるため
の補機類をすべて作動させるとともに、前記バッテリ充
電制御回路１５及びバッテリ放電制御回路１６における
ＩＧＢＴ１５ａ、１６ａをオフの状態とする。ここで、
前記燃料電池１１の開放端子電圧のほうが前記バッテリ
１２の開放端子電圧よりも高いので、前記バッテリ１２
からは電流が供給されず、自動的に、前記燃料電池１１
だけから電流が供給される。

【００７４】この場合、前記燃料電池１１には燃料であ
る水素及び酸化剤である酸素又は空気が常に十分に供給
されるようになっているので、要求電流の値が変動して
も、前記燃料電池１１からは要求電流の値に応じた値の
電流が自動的に供給される。したがって、前記燃料電池
１１の出力電流を要求電流の値の変動に応じて制御する
必要がない。なお、前記燃料電池１１から供給される電
流の値は、電流センサ１８によって測定され、また、電
圧についても前記ハイブリッド回路電子制御ユニット２
０によって測定される。そして、前記電流及び電圧の値
に基づいて、前記燃料電池１１が供給する電力の値がＡ
以上であってＤ未満であるか否かが、前記ハイブリッド
回路電子制御ユニット２０によって、常時検出される。

【００７５】次に、要求電力の値が図５におけるＤ以上
となった場合、前記燃料電池１１のシステムとしての効
率は、出力が０の場合の前記バッテリの効率よりも低く
なるので、前記バッテリ１２を併用して、前記燃料電池
１１からの出力に加えて前記バッテリ１２からも電流が
供給されるようにする。

【００７６】ここで、前記バッテリ１２からも積極的に
電流を供給しようとするためには、前記ハイブリッド回
路電子制御ユニット２０は前記バッテリ放電制御回路１
６におけるＩＧＢＴ１６ａを所定周期（例えば、２０
〔ｋＨｚ〕程度）のスイッチング信号によってオンオフ
する。前記ＩＧＢＴ１６ａをオンにしたときには、前記
バッテリ１２から出力された直流電流がリアクトル１７
に流れてエネルギーが蓄積され、前記ＩＧＢＴ１６ａを
オフにしたときには、前記リアクトル１７に蓄積された
エネルギーに応じた電圧が、前記バッテリ１２の出力電
圧に加算され、その合計が前記燃料電池１１の出力電圧
とほぼ等しくなる。

【００７７】このようにして、前記バッテリ１２の出力
電圧を前記記燃料電池１１の端子電圧にまで昇圧させ
て、前記燃料電池１１及びバッテリ１２からの電流を併
せて出力させる。

【００７８】ただし、図５における曲線４２から分かる
ように、前記バッテリ１２の効率は、出力する電力の増
加に伴って緩やかにではあるが減少する。そのため、図
５における曲線４２から求められる前記バッテリ１２の
効率が、図５における曲線４１から求められる前記燃料
電池１１のシステムとしての効率に等しくなるように、
前記ＩＧＢＴ１６ａの作動を制御する。この場合、曲線
４１及び４２から求められる前記燃料電池１１の出力電
力とバッテリ１２の出力電力との和が要求電力に等しく
なるように、前記ＩＧＢＴ１６ａの作動を制御する。

【００７９】これにより、要求電力がいかなる値であっ
ても、前記燃料電池１１は、図５においてできる限り左
方に近い範囲、すなわち、システムとしての効率ができ
る限り高い範囲で、作動させられるので、いかなる運転
条件においても、燃料電池装置の効率が向上する。

【００８０】次に、前記バッテリ１２のＳＯＣ（ｓｔａ
ｔｅｏｆｃｈａｒｇｅ：残存容量）が低下したため
に前記バッテリ１２を充電する場合の燃料電池回路１０
の基本的な動作について説明する。

【００８１】まず、車両の減速運転時に前記モータ１４
が発電機として機能し、交流の回生電流を発生し、続い
て、該交流の回生電流は前記インバータ１３によって直
流の回生電流に変換される。この時、前記ハイブリッド
回路電子制御ユニット２０は、前記バッテリ充電制御回
路１５におけるＩＧＢＴ１５ａをスイッチング信号によ
ってオンにする。したがって、前記直流の回生電流は前
記ＩＧＢＴ１５ａを通って前記バッテリ１２に供給され
るので、該バッテリ１２は充電される。

【００８２】なお、前記回生電流の値は、電流センサ１
８によって測定され、前記ハイブリッド回路電子制御ユ
ニット２０によって常時チェックされる。また、電圧に
ついても前記ハイブリッド回路電子制御ユニット２０に
よって常時チェックされる。また、前記回生電流の値が
過大である場合は、前記ＩＧＢＴ１５ａを所定周期のス
イッチング信号によってオンオフして、前記ＩＧＢＴ１
５ａを流れる電流の値を制御する。

【００８３】したがって、前記バッテリ１２のＳＯＣが
十分に高い場合に充電したり、大電流を前記バッテリ１
２に供給したりすることがないので、該バッテリ１２が
過充電されることによって破壊されてしまうことがな
い。

【００８４】また、前記バッテリ１２のＳＯＣが低下し
て充電が必要な場合であり、前記回生電流が発生しない
場合には、前記燃料電池１１から電流を供給してバッテ
リ１２を充電する。この場合、前記ハイブリッド回路電
子制御ユニット２０は、前記バッテリ充電制御回路１５
におけるＩＧＢＴ１５ａをスイッチング信号によってオ
ンにするので、直流の回生電流は前記ＩＧＢＴ１５ａを
通ってバッテリ１２に供給される。したがって、該バッ
テリ１２は充電される。

【００８５】なお、前記燃料電池１１からの電流の値及
び前記バッテリ１２に供給される電流の値は、電流セン
サ１８によって測定され、前記ハイブリッド回路電子制
御ユニット２０によって常時チェックされる。また、電
圧についても前記ハイブリッド回路電子制御ユニット２
０によって常時チェックされる。そして、前記バッテリ
１２のＳＯＣが十分に上昇した場合、前記燃料電池１１
から供給される電流の値が前記電流値Ａとなった場合、
及び前記インバータ１３を介してモータ１４に供給され
る要求電流の値が大きい場合には、前記ＩＧＢＴ１５ａ
はオフにされる。また、前記バッテリ１２に供給される
電流の値が過大である場合は、前記ＩＧＢＴ１５ａを所
定周期のスイッチング信号によってオンオフして、前記
ＩＧＢＴ１５ａを流れる電流の値を制御する。

【００８６】したがって、前記バッテリ１２のＳＯＣが
十分に高い場合に充電したり、大電流を前記バッテリ１
２に供給したりすることがないので、該バッテリ１２が
過充電されることによって破壊されてしまうことがな
い。また、前記燃料電池１１に過大な負荷をかけること
も、前記要求電流に対応することができなくなってしま
うこともない。

【００８７】次に、本実施の形態における車両の状態に
対応する燃料電池回路１０の制御方法について詳細に説
明する。

【００８８】図６は本発明の第１の実施の形態における
燃料電池装置の制御方法を示すフローチャート、図７は
図６のフローチャートのサブルーチンを示すフローチャ
ート、図８は図７のフローチャートのサブルーチンを示
すフローチャートである。

【００８９】本実施の形態においては、前記燃料電池１
１をシステムとしての効率が可能な限り高い範囲で作動
させて、いかなる運転条件においても、燃料電池装置の
効率が所定の高い範囲となるように、燃料電池回路１０
（図１）を制御する。

【００９０】まず、車両用電子制御ユニット２１は、図
６に示されるように、運転者が踏み込んだ車両のアクセ
ルの開度、すなわち、アクセル開度を検出（ステップＳ
１）し、続いて、車両の速度、すなわち、車両速度を検
出（ステップＳ２）して、ハイブリッド回路電子制御ユ
ニット２０に送信する。

【００９１】すると、該ハイブリッド回路電子制御ユニ
ット２０は、前記アクセル開度及び車両速度に基づい
て、モータ１４の発生すべき出力、すなわち、モータ出
力を算出（ステップＳ３）し、続いて、該モータ出力を
発生するのに必要な電力、すなわち、要求電力を算出
（ステップＳ４）する。

【００９２】次に、前記ハイブリッド回路電子制御ユニ
ット２０は前記要求電力を出力する場合に最適な燃料電
池１１の出力及びバッテリ１２の出力を算出（ステップ
Ｓ５）する。

【００９３】ここで、前記燃料電池１１の出力及びバッ
テリ１２の出力の算出は、図７に示されるようなサブル
ーチンにしたがって、行われる。

【００９４】まず、電流センサ１８はバッテリ１２の充
電電流を検出（ステップＳ７）してハイブリッド回路電
子制御ユニット２０に送信すると、前記充電電流の値
は、前記ハイブリッド回路電子制御ユニット２０の記憶
手段に格納される。

【００９５】次に、前記ハイブリッド回路電子制御ユニ
ット２０は前記バッテリ１２における出力と効率の関係
を算出（ステップＳ８）する。

【００９６】次に、前記ハイブリッド回路電子制御ユニ
ット２０は前記要求電力を出力する場合に効率が最大と
なるような燃料電池１１の出力及びバッテリ１２の出力
を算出（ステップＳ９）する。

【００９７】このようにして、最適な燃料電池１１の出
力及びバッテリ１２の出力が算出されると、前記ハイブ
リッド回路電子制御ユニット２０はそれに基づいて、燃
料電池１１の出力及びバッテリ１２から電流が出力され
るように各種制御装置の操作を制御（ステップＳ６）す
る。

【００９８】ここで、ステップＳ９において、前記燃料
電池１１の出力及びバッテリ１２の出力を算出する１例
を、図８に示されるようなサブルーチンにしたがって、
説明する。

【００９９】まず、前記ハイブリッド回路電子制御ユニ
ット２０は前記要求電力が図５における点Ｄの値、例え
ば２０〔ｋＷ〕、未満か否かを判定（ステップＳ１０）
する。

【０１００】そして、前記要求電力が図５における点Ｄ
の値未満の場合、前記ハイブリッド回路電子制御ユニッ
ト２０は、バッテリ充電制御回路１５及びバッテリ放電
制御回路１６におけるＩＧＢＴ１５ａ、１６ａをオフの
状態とする。これにより、前記燃料電池１１の開放端子
電圧のほうが前記バッテリ１２の開放端子電圧よりも高
いので、前記バッテリ１２からは電流が供給されず、自
動的に、前記燃料電池１１だけから電流が供給（ステッ
プＳ１２）される。

【０１０１】一方、前記要求電力が図５における点Ｄの
値未満でない場合、前記ハイブリッド回路電子制御ユニ
ット２０は、前記バッテリ放電制御回路１６におけるＩ
ＧＢＴ１６ａを所定周期（例えば、２０〔ｋＨｚ〕程
度）のスイッチング信号によってオンオフする。する
と、前記ＩＧＢＴ１６ａをオンにしたときには、前記バ
ッテリ１２から出力された直流電流がリアクトル１７に
流れてエネルギーが蓄積され、前記ＩＧＢＴ１６ａをオ
フにしたときには、前記リアクトル１７に蓄積されたエ
ネルギーに応じた電圧が、前記バッテリ１２の出力電圧
に加算され、その合計が前記燃料電池１１の出力電圧と
ほぼ等しくなる。

【０１０２】このようにして、前記バッテリ１２の出力
電圧を前記記燃料電池１１の端子電圧にまで昇圧させ
て、前記燃料電池１１及びバッテリ１２からの電流を併
せて出力（ステップＳ１１）させる。

【０１０３】この場合、前記ハイブリッド回路電子制御
ユニット２０は、図５における曲線４２から求められる
前記バッテリ１２の効率が、曲線４１から求められる前
記燃料電池１１のシステムとしての効率に等しくなるよ
うに、前記ＩＧＢＴ１６ａの作動を制御する。なお、曲
線４１及び４２から求められる前記燃料電池１１の出力
電力とバッテリ１２の出力電力との和が要求電力に等し
くなるように、前記ＩＧＢＴ１６ａの作動を制御する。

【０１０４】例えば、前記要求電力が３５〔ｋＷ〕であ
る場合、前記燃料電池１１の出力電力を２２．５〔ｋ
Ｗ〕程度とし、前記バッテリ１２の出力電力を１２．５
〔ｋＷ〕程度とすると、前記燃料電池１１のシステムと
しての効率と前記バッテリ１２の効率がほぼ等しくなる
ことが、図５から分かる。

【０１０５】なお、前記ハイブリッド回路電子制御ユニ
ット２０の記憶手段には、図５に示されるような燃料電
池１１及びバッテリ１２の特性があらかじめ格納されて
いる。この場合、前記燃料電池１１及びバッテリ１２の
特性は、グラフの形態で記憶手段に格納されていてもよ
いし、マップの形態で記憶手段に格納されていてもよい
し、また、テーブルの形態で記憶手段に格納されていて
もよい。

【０１０６】また、前記燃料電池１１及びバッテリ１２
の特性をあらかじめ関数にして記憶手段に格納し、前記
ハイブリッド回路電子制御ユニット２０の演算手段が、
必要に応じて前記関数を記憶手段から読み出して、数値
を代入して、必要な値を算出するようにすることもでき
る。さらに、前記バッテリ１２のＳＯＣの値に応じて前
記燃料電池１１及びバッテリ１２の出力電力を決定する
ようにしてもよい。

【０１０７】このように、本実施の形態においては、図
５に示されるような燃料電池１１及びバッテリ１２の特
性に基づいて、バッテリ放電制御回路１６におけるＩＧ
ＢＴ１６ａの作動を制御して、前記燃料電池１１をシス
テムとしての効率が所定の高い範囲で作動させるよう
に、かつ、前記燃料電池１１の出力電力とバッテリ１２
の出力電力との和が要求電力に等しくなるように前記燃
料電池１１及びバッテリ１２の出力電力を制御する。

【０１０８】したがって、いかなる運転条件において
も、燃料電池装置の効率を可能な限り高くすることがで
きる。

【０１０９】次に、本発明の第２の実施の形態における
車両の状態に対応する燃料電池回路１０の制御方法につ
いて説明する。なお、第１の実施の形態と同じ構造を有
するもの及び同じ動作については、その説明を省略す
る。

【０１１０】図９は本発明の第２の実施の形態における
燃料電池装置の制御方法を示すフローチャートである。

【０１１１】まず、ハイブリッド回路電子制御ユニット
２０は、バッテリ１２の開放端子電圧に基づいて、前記
バッテリ１２のＳＯＣの値を算出する。続いて、算出し
た前記ＳＯＣが所定の割合、例えば、５０〔％〕、より
大きいか否かを判定（ステップＳ１０１）する。

【０１１２】そして、前記ＳＯＣが前記所定の割合（５
０〔％〕）より大きい場合、前記ハイブリッド回路電子
制御ユニット２０は現在の制御を引き続き継続する。

【０１１３】一方、前記ＳＯＣが前記所定の割合値（５
０〔％〕）より大きくない場合、前記ハイブリッド回路
電子制御ユニット２０は、前記第１の実施の形態と同様
に、車両用電子制御ユニット２１が検出したアクセル開
度及び車両速度に基づいて、要求電力を算出する。そし
て、該要求電力が所定の出力、例えば、６〔ｋＷ〕、よ
り大きいか否かを判定（ステップＳ１０２）する。ここ
で、前記所定の出力は、図４においてシステム効率を示
す曲線３３の最高点に対応する出力である。

【０１１４】そして、前記要求電力が前記所定の出力
（６〔ｋＷ〕）より大きい場合、前記ハイブリッド回路
電子制御ユニット２０は現在の制御を引き続き継続す
る。

【０１１５】一方、前記要求電力が前記所定の出力（６
〔ｋＷ〕）より大きくない場合、前記ハイブリッド回路
電子制御ユニット２０は、バッテリ充電制御回路１５に
おけるＩＧＢＴ１５ａの作動を制御して、前記所定の出
力と要求電力との差分に対応する電流を前記バッテリ１
２に供給して、前記バッテリ１２の充電を行う（ステッ
プＳ１０３）。

【０１１６】なお、本実施の形態において、前記所定の
出力を、図４においてシステム効率を示す曲線３３の最
高点の９５〔％〕に対応する出力とすることもできる。
この場合、比較的広範囲な車両の走行状況下において、
バッテリ１２の充電を行うことができる。

【０１１７】このように、本実施の形態においては、バ
ッテリ１２のＳＯＣが所定の割合以下の時であり、か
つ、燃料電池１１のシステムとしての効率が一定の範囲
内にある時にだけバッテリ１２の充電を行うようにして
いるので、バッテリ１２のＳＯＣを常に適切な範囲に維
持することができ、かつ、燃料電池装置の効率を可能な
限り高くすることができる。

【０１１８】次に、本発明の第３の実施の形態における
車両の状態に対応する燃料電池回路１０の制御方法につ
いて説明する。なお、第１及び第２の実施の形態と同じ
構造を有するもの及び同じ動作については、その説明を
省略する。

【０１１９】図１０は本発明の第３の実施の形態におけ
る燃料電池装置の制御方法を示すフローチャートであ
る。

【０１２０】まず、ハイブリッド回路電子制御ユニット
２０は、前記第１及び第２の実施の形態と同様に、車両
用電子制御ユニット２１が検出したアクセル開度及び車
両速度に基づいて、要求電力を算出する。そして、該要
求電力が所定の出力、例えば、６〔ｋＷ〕、より大きい
か否かを判定（ステップＳ２０１）する。ここで、前記
所定の出力は、前記第２の実施の形態と同様に、図４に
おいてシステム効率を示す曲線３３の最高点に対応する
出力である。

【０１２１】そして、前記要求電力が前記所定の出力
（６〔ｋＷ〕）より大きい場合、前記ハイブリッド回路
電子制御ユニット２０は、燃料電池１１の補機類を作動
させ（ステップＳ２０２）、続いて、前記燃料電池１１
を作動させる（ステップＳ２０３）。

【０１２２】一方、前記要求電力が前記所定の出力（６
〔ｋＷ〕）より大きくない場合、前記ハイブリッド回路
電子制御ユニット２０は、前記燃料電池１１を停止させ
（ステップＳ２０４）、続いて、前記燃料電池１１を作
動させるための補機類を停止させる（ステップＳ２０
５）。

【０１２３】なお、本実施の形態においても、前記第２
の実施の形態と同様に、前記所定の出力を、図４におい
てシステム効率を示す曲線３３の最高点の９５〔％〕に
対応する出力とすることもできる。この場合、比較的広
範囲な車両の走行状況下において、バッテリ１２の充電
を行うことができる。

【０１２４】このように、本実施の形態においては、燃
料電池１１のシステムとしての効率が低い範囲にある時
は、前記燃料電池１１を停止して、バッテリ１２だけか
ら電流が供給されるようにしている。

【０１２５】したがって、いかなる運転条件においても
燃料電池装置の効率が向上する。

【０１２６】次に、本発明の第４の実施の形態における
車両の状態に対応する燃料電池回路１０の制御方法につ
いて説明する。なお、第１〜第３の実施の形態と同じ構
造を有するもの及び同じ動作については、その説明を省
略する。

【０１２７】図１１は本発明の第４の実施の形態におけ
る燃料電池装置の制御方法を示すフローチャートであ
る。

【０１２８】まず、ハイブリッド回路電子制御ユニット
２０は、前記第１〜第３の実施の形態と同様に、車両用
電子制御ユニット２１が検出したアクセル開度及び車両
速度に基づいて、要求電力を算出する。そして、該要求
電力が所定の出力、例えば、６〔ｋＷ〕より大きいか否
かを判定（ステップＳ３０１）する。ここで、前記所定
の出力は、前記第２及び第３の実施の形態と同様に、図
４においてシステム効率を示す曲線３３の最高点に対応
する出力である。

【０１２９】そして、前記要求電力が前記所定の出力
（６〔ｋＷ〕）より大きい場合、前記ハイブリッド回路
電子制御ユニット２０は、燃料電池１１の補機類をすべ
て作動させ（ステップＳ３０２）、続いて、前記燃料電
池１１を作動させる（ステップＳ３０３）。

【０１３０】一方、前記要求電力が前記所定の出力（６
〔ｋＷ〕）より大きくない場合、前記ハイブリッド回路
電子制御ユニット２０は、前記燃料電池１１を停止させ
（ステップＳ３０４）、続いて、前記燃料電池１１を作
動させるための補機類を停止させる（ステップＳ３０
５）。この場合、前記燃料電池１１をスタンバイさせて
おくために、最低限度の補機類、例えば、水素供給用バ
ルブ、空気ファン等は最低限の能力で作動を継続させ
る。なお、作動を継続する補機類には、前記バッテリ１
２又は電源バッテリ２３から電力が供給される。

【０１３１】なお、本実施の形態においても、前記第２
及び第３の実施の形態と同様に、前記所定の出力を、図
４においてシステム効率を示す曲線３３の最高点の９５
〔％〕に対応する出力とすることもできる。この場合、
比較的広範囲な車両の走行状況下において、バッテリ１
２の充電を行うことができる。

【０１３２】このように、本実施の形態においては、燃
料電池１１のシステムとしての効率が低い範囲にある時
は、前記燃料電池１１を停止して、バッテリ１２だけか
ら電流が供給されるようにしている。

【０１３３】したがって、いかなる運転条件においても
燃料電池装置の効率が向上する。

【０１３４】しかも、前記燃料電池１１が停止している
時も、最低限度の補機類が作動しているので、前記燃料
電池１１をいつでも作動させることができるようにスタ
ンバイさせておくことができる。

【０１３５】なお、本発明は前記実施の形態に限定され
るものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させ
ることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除す
るものではない。

【０１３６】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、燃料電池装置の制御方法においては、両端子が負
荷に接続された燃料電池と、昇圧回路、充電回路及び２
次電池を含み、前記燃料電池に並列に接続された２次電
池回路とを備える燃料電池装置の前記燃料電池から前記
負荷に供給される電流を、前記燃料電池のシステムとし
ての効率が可能な限り高くなるように前記燃料電池から
の出力と、前記２次電池からの出力を制御する。

【０１３７】この場合、いかなる運転条件においても、
燃料電池装置の効率が向上する。したがって、燃料電池
装置を高効率で運転することになるので、燃料使用量が
少なくて済む。

【０１３８】他の燃料電池装置の制御方法においては、
さらに、前記燃料電池のシステムとしての効率と前記２
次電池の効率が等しくなるように制御する。

【０１３９】この場合、前記燃料電池のシステムとして
の効率を常に高く維持することができる。

【０１４０】更に他の燃料電池装置の制御方法において
は、さらに、あらかじめ求められた前記燃料電池のシス
テムの特性曲線と前記２次電池の特性曲線とに基づいて
制御する。

【０１４１】この場合、前記燃料電池のシステムとして
の効率と前記２次電池の効率とを常に高く維持すること
ができる。

【０１４２】更に他の燃料電池装置の制御方法において
は、さらに、前記燃料電池のシステムとしての効率が一
定値以上のときにのみ前記２次電池に充電する。

【０１４３】この場合、前記燃料電池のシステムとして
の効率を高く維持した状態で、前記２次電池の充電状態
を適切に制御することができる。

【０１４４】更に他の燃料電池装置の制御方法において
は、さらに、前記２次電池のＳＯＣが一定値以下のとき
にのみ前記２次電池に充電する。

【０１４５】この場合、前記２次電池が過充電されるこ
とによって破壊されてしまうことがない。また、前記燃
料電池に過大な負荷をかけることも、前記負荷に供給さ
れる電流に対応することができなくなってしまうことも
ない。

【０１４６】更に他の燃料電池装置の制御方法において
は、さらに、前記負荷に供給される電流が一定値以下の
とき、前記燃料電池を停止する。

【０１４７】この場合、前記燃料電池のシステムとして
の効率が低い範囲で前記燃料電池を停止するので、燃料
電池装置の効率が低下することがない。

【０１４８】更に他の燃料電池装置の制御方法において
は、さらに、前記燃料電池を停止するとき、前記燃料電
池の補機類の少なくとも一部を停止する。

【０１４９】この場合、前記燃料電池が停止していると
き、補機類の消費する電力を節約することができるの
で、燃料電池装置の効率が低下することがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態における燃料電池装
置の概念図である。

【図２】従来の燃料電池装置を示す図である。

【図３】従来の燃料電池装置における燃料電池及びバッ
テリの特性を示す図である。

【図４】本発明の第１の実施の形態における燃料電池の
特性を示す図である。

【図５】本発明の第１の実施の形態における燃料電池及
びバッテリの特性を示す図である。

【図６】本発明の第２の実施の形態における燃料電池装
置の制御方法を示すフローチャートである。

【図７】図６のフローチャートのサブルーチンを示すフ
ローチャートである。

【図８】図７のフローチャートのサブルーチンを示すフ
ローチャートである。

【図９】本発明の第２の実施の形態における燃料電池装
置の制御方法を示すフローチャートである。

【図１０】本発明の第３の実施の形態における燃料電池
装置の制御方法を示すフローチャートである。

【図１１】本発明の第４の実施の形態における燃料電池
装置の制御方法を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１１燃料電池

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０１Ｍ 10/48 Ｈ０１Ｍ 10/48 Ｐ (72)発明者白石剛一東京都千代田区外神田２丁目19番12号株式会社エクォス・リサーチ内 (72)発明者上野正隆東京都千代田区外神田２丁目19番12号株式会社エクォス・リサーチ内Ｆターム(参考） 5H026 AA06 CX05 5H027 AA06 BA01 BA13 DD03 KK22 KK25 KK41 KK52 KK54 KK56 MM27 5H030 AA01 AS08 BB04 BB08 BB22 FF00 FF41 FF42

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】両端子が負荷に接続された燃料電池と、昇
圧回路、充電回路及び２次電池を含み、前記燃料電池に
並列に接続された２次電池回路とを備える燃料電池装置
の前記燃料電池から前記負荷に供給される電流を、前記
燃料電池のシステムとしての効率が可能な限り高くなる
ように前記燃料電池からの出力と、前記２次電池からの
出力を制御することを特徴とする燃料電池装置の制御方
法。
【請求項２】前記燃料電池のシステムとしての効率と前
記２次電池の効率が等しくなるように制御する請求項１
に記載の燃料電池装置の制御方法。
【請求項３】あらかじめ求められた前記燃料電池のシス
テムの特性曲線と前記２次電池の特性曲線とに基づいて
制御する請求項１又は２に記載の燃料電池装置の制御方
法。
【請求項４】前記燃料電池のシステムとしての効率が一
定値以上のときにのみ前記２次電池に充電する請求項１
〜３のいずれか１項に記載の燃料電池装置の制御方法。
【請求項５】前記２次電池のＳＯＣが一定値以下のとき
にのみ前記２次電池に充電する請求項４に記載の燃料電
池装置の制御方法。
【請求項６】前記負荷に供給される電流が一定値以下の
とき、前記燃料電池を停止する請求項１〜５のいずれか
１項に記載の燃料電池装置の制御方法。
【請求項７】前記燃料電池を停止するとき、前記燃料電
池の補機類の少なくとも一部を停止する請求項６に記載
の燃料電池装置の制御方法。