JP2008166022A - 燃料電池システムおよびその運転方法 - Google Patents

Abstract

【課題】非電力で燃料電池に発電させる場合に燃料電池が正常に発電しているか否かを判定できる、燃料電池システムおよびその運転方法を提供する。
【解決手段】燃料電池システム１０は、セルスタック１２、セルスタック１２に酸素を含む空気を供給するためのエアポンプ３２、セルスタック１２の電圧を検出する電圧検出回路６０、および燃料電池システム１０の動作を制御するＣＰＵ５０を含む。エアポンプ３２にはハンドルが着脱可能に設けられ、エアポンプ３２はハンドルを回転させることによって人力で駆動される。ＣＰＵ５０は、セルスタック１２の電圧と所定電圧との比較結果およびセルスタック１２の電圧の検出開始からの時間と所定時間との比較結果に基づいて、エアポンプ３２が人力で駆動されている状態でセルスタック１２が正常に発電しているか否かを判定する。
【選択図】図１

Description

この発明は燃料電池システムおよびその運転方法に関し、より特定的には、電力以外の力で燃料電池に発電させることができる燃料電池システムおよびその運転方法に関する。

一般に、燃料電池システムでは、燃料電池の出力でポンプ等の補機類を駆動する通常運転に移行するまでは二次電池からの電力で補機類を駆動することによって燃料電池に発電させることが知られている。このような燃料電池システムでは、二次電池の蓄電量が少なければ、燃料電池の発電を開始できないといった問題や通常運転に移行するまでにシステムが停止してしまうといった問題があった。

そこで特許文献１には、二次電池の蓄電量が少ない場合、高圧水素タンクから燃料電池に供給される水素ガスの圧力で燃料電池に酸素を供給する送風装置を駆動する燃料電池システムが開示されている。特許文献１の技術によれば、二次電池の蓄電量が少ない場合であっても、燃料電池の発電を開始でき、通常運転に移行できる。
特開２００４−２４７０５２号公報

しかし、特許文献１の技術では、何らかの異常で燃料電池の出力上昇が望めない状態であっても、その状態で待機する。このように燃料電池が正常に発電していない状態で待機することによって燃料電池の劣化を進めるおそれがあった。また、燃料電池システムの使用者がいつまでも待機していなければならず、使用者にとっての利便性が悪かった。

それゆえに、この発明の主たる目的は、非電力で燃料電池に発電させる場合に燃料電池が正常に発電しているか否かを判定できる、燃料電池システムおよびその運転方法を提供することである。

上述の目的を達成するために、請求項１に記載の燃料電池システムは、燃料電池、前記燃料電池に燃料を供給する燃料供給手段、電力と非電力とのいずれでも駆動可能であり前記燃料電池に酸素を供給する酸素供給手段、少なくとも前記酸素供給手段の駆動開始からの経過時間を計測する計時手段、前記燃料電池の出力状態を検出する状態検出手段、および前記酸素供給手段が非電力で駆動されている状態で前記計時手段の計時結果と前記状態検出手段の検出結果とに基づいて前記燃料電池が正常に発電しているか否かを判定する判定手段を備える。

請求項２に記載の燃料電池システムは、請求項１に記載の燃料電池システムにおいて、前記燃料供給手段は、電力と非電力とのいずれでも駆動可能であり、前記判定手段は、少なくとも前記酸素供給手段が非電力で駆動されている状態で前記計時手段の計時結果と前記状態検出手段の検出結果とに基づいて前記燃料電池が正常に発電しているか否かを判定することを特徴とする。

請求項３に記載の燃料電池システムは、燃料電池、電力と非電力とのいずれでも駆動可能であり前記燃料電池に燃料を供給する燃料供給手段、少なくとも前記燃料供給手段の駆動開始からの経過時間を計測する計時手段、前記燃料電池の出力状態を検出する状態検出手段、および前記燃料供給手段が非電力で駆動されている状態で前記計時手段の計時結果と前記状態検出手段の検出結果とに基づいて前記燃料電池が正常に発電しているか否かを判定する判定手段を備える。

請求項４に記載の燃料電池システムは、請求項１から３のいずれかに記載の燃料電池システムにおいて、二次電池、および前記二次電池の蓄電量を検出する蓄電量検出手段をさらに含み、前記判定手段は、前記蓄電量検出手段の検出結果に基づいて前記燃料電池の発電状態を判定するか否かを決定することを特徴とする。

請求項５に記載の燃料電池システムの運転方法は、燃料電池に非電力で燃料と酸素との少なくともいずれか一方の供給を開始する第１工程、少なくとも前記第１工程からの経過時間を計測する第２工程、前記燃料電池の出力状態を検出する第３工程、および前記経過時間が所定時間を経過するまでに前記燃料電池の出力状態が所定の出力状態にならなければ前記燃料電池が正常に発電していないと判定する第４工程を備える。

請求項６に記載の燃料電池システムの運転方法は、請求項５に記載の燃料電池システムの運転方法において、二次電池の蓄電量を検出する工程をさらに含み、前記二次電池の蓄電量が所定値未満である場合に前記第４工程を行うことを特徴とする。

なお、「非電力」とは、電力以外の物理的な力をいう。

請求項１に記載の燃料電池システムでは、燃料電池に非電力で酸素を供給している状態で少なくとも酸素の供給開始からの経過時間を計測しかつ燃料電池の出力状態を検出する。非電力で酸素を供給している状態で燃料電池が正常に発電していれば、経過時間が所定時間を経過するまでに燃料電池の出力状態が所定の出力状態になる。したがって、経過時間と所定時間との比較結果および燃料電池の出力状態と所定の出力状態との比較結果に基づいて燃料電池が正常に発電しているか否かを判定できる。所定時間を経過するまでに所定の出力状態にならない場合、何らかの異常によって燃料電池内の酸素や燃料が少なくなっている可能性が高い。燃料が少ない状態で発電を継続すれば燃料電池の劣化を進めるおそれがある。所定時間を経過するまでに所定の出力状態にならなければ正常に発電していないと判定し、その旨を当該燃料電池システムの使用者に報知する。これによって、燃料電池の発電を停止させることができ、燃料電池の劣化を抑制できる。また、燃料電池の出力がいつまでも上昇しない状態であるにもかかわらず使用者を待機させるといったことを防止でき、使用者にとっての利便性を向上させることができる。請求項５に記載の燃料電池システムの運転方法についても同様である。

請求項２に記載の燃料電池システムでは、燃料供給手段と酸素供給手段とが電力と非電力とのいずれでも駆動可能であり、少なくとも酸素供給手段を非電力で駆動する。通常、燃料供給手段の消費電力は酸素供給手段の消費電力よりも少ないので、燃料電池の出力で燃料供給手段を駆動できるようになれば、燃料供給手段を燃料電池からの電力で駆動しかつ酸素供給手段を非電力で駆動する。これによって、より確実に燃料電池に発電させることができる。また、燃料供給手段と酸素供給手段とをそれぞれ非電力で駆動することによって、電力を使用できない場合であっても燃料電池に発電させることができる。

請求項３に記載の燃料電池システムでは、燃料電池に非電力で燃料を供給している状態で少なくとも燃料の供給開始からの経過時間を計測しかつ燃料電池の出力状態を検出する。非電力で燃料を供給している状態で燃料電池が正常に発電していれば、経過時間が所定時間を経過するまでに燃料電池の出力状態が所定の出力状態になる。したがって、経過時間と所定時間との比較結果および燃料電池の出力状態と所定の出力状態との比較結果に基づいて燃料電池が正常に発電しているか否かを判定できる。このように燃料電池が正常に発電しているか否かを判定することによって、上述のように、燃料電池の劣化を抑制でき、また使用者にとっての利便性を向上させることができる。

請求項４に記載の燃料電池システムでは、二次電池の蓄電量が通常運転に移行するまでに必要な所定値以上であれば、燃料電池が正常に発電しているか否かを判定することなく、二次電池からの電力で燃料電池に発電させる。このように二次電池の蓄電量が十分である場合は二次電池からの電力で燃料電池に発電させることによって、通常運転に確実に移行できる。請求項６に記載の燃料電池システムの運転方法についても同様である。

この発明によれば、非電力で燃料電池に発電させる場合に燃料電池が正常に発電しているか否かを判定できる。

以下、図面を参照してこの発明の実施の形態について説明する。
図１および図２を参照して、この発明の一実施形態の燃料電池システム１０は、メタノール（メタノール水溶液）を改質せずにダイレクトに電気エネルギの生成（発電）に利用する直接メタノール型燃料電池システムである。燃料電池システム１０は、自動二輪車等の輸送機器に搭載され、輸送機器を駆動するための電動モータ等である負荷１００に電力を供給する。燃料電池システム１０は、燃料電池セルスタック（以下、単にセルスタックという）１２を含む。

図２に示すように、セルスタック１２は、メタノールに基づく水素イオンと空気に含まれる酸素との電気化学反応によって発電できる燃料電池（燃料電池セル）１４を、セパレータ１６を挟んで複数個積層（スタック）して構成されている。セルスタック１２を構成する各燃料電池１４は、固体高分子膜等から構成される電解質膜１４ａと、電解質膜１４ａを挟んで互いに対向するアノード（燃料極）１４ｂおよびカソード（空気極）１４ｃとを含む。アノード１４ｂおよびカソード１４ｃはそれぞれ、電解質膜１４ａ側に設けられる白金触媒層を含む。

また、燃料電池システム１０は、セルスタック１２の電気化学反応の燃料となる高濃度（たとえば、メタノールを約５０ｗｔ％含む）のメタノール燃料（高濃度メタノール水溶液）を保持する燃料タンク１８を含む。

燃料タンク１８にはパイプＰ１を介して燃料ポンプ２０が接続されている。また、燃料タンク１８には、たとえばフロートセンサからなり、燃料タンク１８内の液面の高さ（液位）を検出するレベルセンサ２２が装着されている。

燃料ポンプ２０にはパイプＰ２を介して水溶液タンク２４が接続されている。水溶液タンク２４は、燃料タンク１８からのメタノール燃料をセルスタック１２の電気化学反応に適した濃度（たとえば、メタノールを約３ｗｔ％含む）に希釈したメタノール水溶液を保持している。燃料ポンプ２０を駆動させることによって、燃料タンク１８から水溶液タンク２４にメタノール燃料が供給される。

水溶液タンク２４にはパイプＰ３を介して水溶液ポンプ２６が接続されている。また、水溶液タンク２４には、たとえばフロートセンサからなり、水溶液タンク２４内の液位を検出するレベルセンサ２８が装着されている。

水溶液ポンプ２６にはパイプＰ４を介してセルスタック１２が接続されている。パイプＰ４はセルスタック１２のアノード入口Ａ１に接続されている。水溶液ポンプ２６を駆動させることによって、水溶液タンク２４から各燃料電池１４のアノード１４ｂにメタノール水溶液が供給される。

水溶液タンク２４はセルスタック１２よりも高い位置に設けられ、水溶液タンク２４とセルスタック１２とは水溶液タンク２４からのメタノール水溶液が各燃料電池１４のアノード１４ｂに流れるように接続されている。したがって、水溶液タンク２４にメタノール水溶液が保持されていれば、各燃料電池１４のアノード１４ｂにはメタノール水溶液が存在している。このように各燃料電池１４のアノード１４ｂをメタノール水溶液に浸しておくことによって、電解質膜１４ａの乾燥ひいては劣化が防止される。

セルスタック１２のアノード入口Ａ１付近には、セルスタック１２に供給されたメタノール水溶液の温度を検出する温度センサ３０が設けられている。また、セルスタック１２と水溶液タンク２４とはパイプＰ５によって接続されている。パイプＰ５はセルスタック１２のアノード出口Ａ２に接続されている。
上述したパイプＰ１〜Ｐ５は主として燃料の流路となる。

また、セルスタック１２には、パイプ（吸気管）Ｐ６が接続されるエアポンプ３２がパイプＰ７を介して接続されている。パイプＰ７はセルスタック１２のカソード入口Ｃ１に接続されている。エアポンプ３２を駆動させることによって、外部から各燃料電池１４のカソード１４ｃに酸素を含む空気（エア）が供給される。

また、セルスタック１２にはパイプＰ８を介してラジエータ３４が接続されている。パイプＰ８はセルスタック１２のカソード出口Ｃ２に接続されている。気液分離用のラジエータ３４にはラジエータ３４を冷却するためのファン３６が設けられている。ラジエータ３４にはパイプＰ９を介して水タンク３８が接続され、水タンク３８にはパイプ（排気管）Ｐ１０が設けられている。水タンク３８は、セルスタック１２の電気化学反応に伴って生成される水を収容している。水タンク３８には、たとえばフロートセンサからなり、水タンク３８内の液位（水位）を検出するレベルセンサ４０が装着されている。
上述したパイプＰ６〜Ｐ１０は主として排気の流路となる。

水タンク３８にはパイプＰ１１を介して水ポンプ４２が接続され、水ポンプ４２と水溶液タンク２４とはパイプＰ１２によって接続されている。水ポンプ４２を駆動させることによって、水タンク３８から水溶液タンク２４に水が供給される。
上述したパイプＰ１１，Ｐ１２は水の流路となる。

また、パイプＰ４の分岐部Ｊには、パイプＰ４を流れるメタノール水溶液の一部が流入するようにパイプＰ１３が接続されている。パイプＰ１３には超音波センサ４４が取り付けられている。超音波センサ４４は、メタノール水溶液の濃度（メタノール水溶液におけるメタノールの割合）に応じて超音波の伝播時間（伝播速度）が変化することを利用して、メタノール水溶液の濃度を検出するために用いられる。超音波センサ４４は、発信部４４ａと受信部４４ｂとを含み、発信部４４ａから発信した超音波を受信部４４ｂで受信してパイプＰ１３内での超音波伝播時間を検出し、その伝播時間に相当する電圧値を物理的な濃度情報とする。コントローラ４８のＣＰＵ５０（後述）はその濃度情報に基づいてパイプＰ１３内のメタノール水溶液の濃度を検出する。

パイプＰ１３には検出用バルブ４６が接続され、検出用バルブ４６と水溶液タンク２４とはパイプＰ１４によって接続されている。濃度検出時には検出用バルブ４６が閉じられ、パイプＰ１３内でのメタノール水溶液の流れが止められる。濃度検出後、検出用バルブ４６が開けられ、濃度検出済みのメタノール水溶液が水溶液タンク２４に戻される。
上述したパイプＰ１３，Ｐ１４は濃度検出用の流路となる。

ついで、燃料電池システム１０の電気的構成について説明する。
図１に示すように、燃料電池システム１０はコントローラ４８を含む。コントローラ４８は、必要な演算を行い燃料電池システム１０の動作を制御するＣＰＵ５０、ＣＰＵ５０に時間計測等に用いるクロック信号を与えるクロック回路５２、ＥＥＰＲＯＭ等からなるメモリ５４、セルスタック１２を二次電池５６と負荷１００とに接続するための電気回路５８における電圧を検出する電圧検出回路６０、セルスタック１２を流れる電流を検出する電流検出回路６２、電気回路５８を開閉するためのＯＮ／ＯＦＦ回路６４、セルスタック１２と負荷１００とを接続し、またその接続を遮断するためのＯＮ／ＯＦＦ回路６６、および電気回路５８に所定の電圧を供給するための電源回路６８を含む。

電気回路５８には、二次電池５６の蓄電量を検出する蓄電量検出器７０が設けられている。セルスタック１２からの電力で充電される二次電池５６は、セルスタック１２の出力を補完するものであり、ＣＰＵ５０の指令に応じて負荷１００や補機類等に電力を与える。蓄電量検出器７０は、二次電池５６の電圧を検出し、検出した電圧と予め設定されている定数とを掛けることによって二次電池５６の蓄電量を算出する。

蓄電量検出器７０は、インターフェイス回路７２を介してＣＰＵ５０に接続されている。また、インターフェイス回路７２には、電動モータである負荷１００の駆動状態等の各種データを計測表示するためのメータ７４が接続されている。

コントローラ４８のＣＰＵ５０には、レベルセンサ２２，２８および４０からの検出信号、温度センサ３０からの検出信号、ならびに超音波センサ４４からの検出信号が入力される。また、ＣＰＵ５０には、電圧検出回路６０からの電圧検出値、および電流検出回路６２からの電流検出値が入力される。また、ＣＰＵ５０には、インターフェイス回路７２を介して蓄電量検出器７０からの検出信号およびメータ７４からの各種データに対応する信号が入力される。さらに、ＣＰＵ５０には、入力部７６からの信号が入力される。入力部７６には、電源をオン／オフするためのメインスイッチ、発電開始を指示するための開始ボタン、および発電停止を指示するための停止ボタン等が設けられている。燃料電池システム１０の使用者（ここでは輸送機器のドライバ）の指示は、入力部７６を介してＣＰＵ５０に与えられる。

また、ＣＰＵ５０によって、燃料ポンプ２０、水溶液ポンプ２６、エアポンプ３２、ファン３６、水ポンプ４２および検出用バルブ４６等の補機類が制御される。燃料ポンプ２０、水溶液ポンプ２６、エアポンプ３２、ファン３６、水ポンプ４２および検出用バルブ４６は、ＣＰＵ５０の指令に応じてセルスタック１２または二次電池５６から電力が供給されることによって駆動される。

水溶液ポンプ２６およびエアポンプ３２は非電力でも駆動可能である。具体的に、水溶液ポンプ２６の電動モータには駆動手段であるハンドル８２（図２参照）が着脱可能であり、当該電動モータの回転軸に取り付けたハンドル８２を人力で回転させることによっても水溶液ポンプ２６が駆動される。同様に、エアポンプ３２の電動モータには駆動手段であるハンドル８４（図２参照）が着脱可能であり、当該電動モータの回転軸に取り付けたハンドル８４を人力で回転させることによってもエアポンプ３２が駆動される。

また、ＣＰＵ５０によって、ＯＮ／ＯＦＦ回路６４，６６が制御される。ＯＮ／ＯＦＦ回路６４をオンにする（閉じる）ことによって、電気回路５８が閉回路になり、セルスタック１２から電力の取り出しが可能となる。また、ＯＮ／ＯＦＦ回路６６をオンにすることによってセルスタック１２に負荷１００が接続される。燃料電池システム１０の運転を停止する際には、ＯＮ／ＯＦＦ回路６４，６６がオフにされ、電気回路５８が開回路にされるとともにセルスタック１２と負荷１００との接続が遮断される。

ＯＮ／ＯＦＦ回路６４には、使用者がＯＮ／ＯＦＦ回路６４をオンにするためのＯＮボタン７８が接続される。後述するように人力で発電を開始する場合、事前にＯＮボタン７８が押されることによってセルスタック１２から電力の取り出しが可能となる。

さらに、ＣＰＵ５０によって報知手段である表示部８０が制御される。表示部８０は、たとえば液晶ディスプレイ等で構成され、ＣＰＵ５０の指令に応じて使用者に各種情報を報知する。

メモリ５４は、燃料電池システム１０の動作を制御するためのプログラムやデータおよび演算データ等を格納している。具体的に、記憶手段であるメモリ５４は、図５および図６に示す動作を実行するためのプログラム、フラグおよび演算データ等を格納している。

この実施形態では、電圧検出回路６０が状態検出手段に相当し、ＣＰＵ５０が判定手段に相当し、蓄電量検出器７０が蓄電量検出手段に相当する。燃料供給手段は水溶液ポンプ２６を含み、酸素供給手段はエアポンプ３２を含み、計時手段はＣＰＵ５０とクロック回路５２とを含む。

ついで、燃料電池システム１０の基本的な動作について説明する。
まず、入力部７６のメインスイッチがオンされることを契機として、コントローラ４８のＣＰＵ５０が起動される。これによって各種動作の制御が可能となる。そして、ＣＰＵ５０の起動後に入力部７６の開始ボタンが押されることを契機として、二次電池５６からの電力で水溶液ポンプ２６やエアポンプ３２等の補機類が駆動され、セルスタック１２の発電が開始される。

図２を参照して、水溶液タンク２４内のメタノール水溶液は、水溶液ポンプ２６の駆動によってパイプＰ３，Ｐ４およびアノード入口Ａ１を介してセルスタック１２を構成する各燃料電池１４のアノード１４ｂにダイレクトに供給される。

一方、エアポンプ３２の駆動によってパイプＰ６を介して吸入された空気（エア）は、パイプＰ７およびカソード入口Ｃ１を介してセルスタック１２を構成する各燃料電池１４のカソード１４ｃに供給される。

各燃料電池１４のアノード１４ｂでは、供給されたメタノール水溶液におけるメタノールと水とが改質反応し、二酸化炭素および水素イオンが生成される。生成された水素イオンは、電解質膜１４ａを介してカソード１４ｃに流入し、そのカソード１４ｃ側に供給された空気中の酸素と電気化学反応して水（水蒸気）および電気エネルギが生成される。つまり、セルスタック１２において発電が行われる。セルスタック１２からの電力は、二次電池５６の充電や負荷１００の駆動等に利用される。

セルスタック１２の温度は電気化学反応に伴って発生する熱によって上昇する。
ここで図３に異なる温度におけるセルスタック１２の電圧と電流との関係を示す。図３のＴ１，Ｔ２およびＴ３はそれぞれ、セルスタック１２が６０℃，５０℃および４０℃である場合のセルスタック１２の電圧と電流との関係を示している。図３から、セルスタック１２の電圧値が同じであればセルスタック１２の電流値はセルスタック１２の温度が高い方が大きくなっていることがわかる。つまり、図３から、セルスタック１２の温度が上昇すればセルスタック１２の出力も上昇することがわかる。これは、セルスタック１２の温度が上昇すればアノード１４ｂにおけるメタノールと水との改質反応およびカソード１４ｃにおける水素イオンと酸素との電気化学反応が活発になるからである。

燃料電池システム１０では、セルスタック１２が５０℃以上になればセルスタック１２の出力で補機類や負荷１００等の消費電力を賄えるようになる。つまり、セルスタック１２が５０℃以上になればセルスタック１２の出力で負荷１００に電力を供給しつつ発電（運転）を継続可能な通常運転に移行できる。セルスタック１２の温度は、温度センサ３０が検出したメタノール水溶液の温度によって確認できる。

図２に戻って、各燃料電池１４のアノード１４ｂで生成された二酸化炭素および未反応メタノールを含むメタノール水溶液は、セルスタック１２のアノード出口Ａ２およびパイプＰ５を介して水溶液タンク２４に還流される。このように、水溶液ポンプ２６の駆動によって、メタノール水溶液が水溶液タンク２４からセルスタック１２に供給されるとともにセルスタック１２から水溶液タンク２４に還流される。つまり、水溶液ポンプ２６の駆動によって、セルスタック１２にメタノール水溶液が循環供給される。

一方、各燃料電池１４のカソード１４ｃで生成された水蒸気の大部分は液化して水となってセルスタック１２のカソード出口Ｃ２から排出されるが、飽和水蒸気分はガス状態で排出される。カソード出口Ｃ２から排出された水蒸気の一部は、パイプＰ８を介してラジエータ３４に与えられて冷却され、その温度が露点以下になることによって液化される。ラジエータ３４による水蒸気の液化動作は、ファン３６を動作させることによって行われる。水分（水および水蒸気）、二酸化炭素および未反応の空気を含むカソード出口Ｃ２からの排気は、パイプＰ８、ラジエータ３４およびパイプＰ９を介して水タンク３８に与えられ、水タンク３８に水が回収された後にパイプＰ１０を介して外部に排出される。

また、各燃料電池１４のカソード１４ｃでは、クロスオーバーによってカソード１４ｃに移動したメタノールが白金触媒層で酸素と反応して無害な水分と二酸化炭素とに分解される。メタノールから分解された水分と二酸化炭素とは、カソード出口Ｃ２から排出され、パイプＰ８、ラジエータ３４およびパイプＰ９を介して水タンク３８に与えられる。さらに、水のクロスオーバーによってカソード１４ｃに移動した水分が、カソード出口Ｃ２から排出され、パイプＰ８、ラジエータ３４およびパイプＰ９を介して水タンク３８に与えられる。

燃料タンク１８内のメタノール燃料は、燃料ポンプ２０の駆動によってパイプＰ１，Ｐ２を介して水溶液タンク２４に適宜供給される。また、水タンク３８内の水は、水ポンプ４２の駆動によってパイプＰ１１，Ｐ１２を介して水溶液タンク２４に適宜供給される。

このような燃料電池システム１０では、使用者がハンドル８４を用いてエアポンプ３２を駆動させることによってもセルスタック１２に発電を開始させることができる。詳しくは、ＯＮボタン７８を押して電気回路５８を閉回路にした状態でハンドル８４を回転させて各カソード１４ｃに空気を供給する。これによって、当該空気と各アノード１４ｂに存在しているメタノール水溶液とを用いてセルスタック１２が発電を開始する。

ここで、エアポンプ３２を人力（手動）で駆動する場合のセルスタック１２の電圧の推移の一例を図４示す。
まず、エアポンプ３２を人力で駆動することによってセルスタック１２に発電を開始させた後、電気回路５８ひいてはセルスタック１２の電圧が起動電圧（ここでは５Ｖ）になればＣＰＵ５０が起動される（期間Ｐ１参照）。

つづいて、セルスタック１２の電圧が起動電圧未満にならないように各種センサ等に電力が供給され、ＣＰＵ５０の起動後しばらくはセルスタック１２の電圧が起動電圧程度で推移する（期間Ｐ２参照）。

そして、時間の経過に伴ってセルスタック１２の温度ひいては出力が上昇し、セルスタック１２の出力でコントローラ４８の各構成要素や各種センサの消費電力を賄えるようになれば、セルスタック１２の電圧が上昇し始める（期間Ｐ３参照）。

その後、セルスタック１２の電圧が所定電圧（ここでは２４Ｖ）になれば燃料ポンプ２０や水溶液ポンプ２６の駆動が可能となる。そして、所定電圧未満にならないように燃料ポンプ２０や水溶液ポンプ２６等の補機類に電力が供給され、しばらくはセルスタック１２の電圧が所定電圧程度で推移する。

セルスタック１２が正常に発電していればセルスタック１２の電圧はこのように推移するが、セルスタック１２が正常に発電していなければたとえば図４に一点鎖線で示すようにセルスタック１２の電圧は所定電圧（２４Ｖ）に到達しない。その原因としては、たとえば、各燃料電池１４のアノード１４ｂに存在するメタノール水溶液の濃度が極端に薄い（たとえば０．５ｗｔ％以下）ことや、ハンドル８４の回転速度が遅く各燃料電池１４のカソード１４ｃに供給される酸素が少ないこと等が考えられる。セルスタック１２に存在するメタノール水溶液の濃度が極端に薄い場合、電解質膜１４ａの劣化ひいてはセルスタック１２の劣化を進めてしまう。また、セルスタック１２の出力がいつまでも上昇しない状態であるにもかかわらず、ハンドル８４を回転させたまま使用者を待機させることは、使用者にとって利便性が悪い。

そこで、燃料電池システム１０では、エアポンプ３２が人力で駆動されている状態でセルスタック１２が正常に発電しているか否かを判定する。エアポンプ３２が人力で駆動されているか否かはエアポンプ３２の駆動状態に基づいて確認できる。具体的には、ハンドル８４の回転に伴ってエアポンプ３２の電動モータに生じる誘起電圧や当該電動モータに設けられるエンコーダーからの信号等に基づいてエアポンプ３２が人力で駆動されているか否かを確認できる。

ついで、図５を参照して、エアポンプ３２を人力で駆動する場合の燃料電池システム１０の動作の一例について説明する。
なお、ここでは前回の通常運転停止時に水溶液タンク２４内のメタノール水溶液が所定量に調整されるとともに水溶液タンク２４内のメタノール水溶液の濃度が約３ｗｔ％から約１ｗｔ％に薄められるものとする。このように水溶液タンク２４内のメタノール水溶液の濃度を薄めておくことによって、通常運転（発電）停止後にアノード１４ｂからカソード１４ｃにクロスオーバーするメタノールを少なくできる。

まず、エアポンプ３２を人力で駆動することによってセルスタック１２に発電を開始させた後に、セルスタック１２の電圧が起動電圧（ここでは５Ｖ）になればＣＰＵ５０が起動する。セルスタック１２からの電力によって起動したＣＰＵ５０は、蓄電量検出器７０によって検出された二次電池５６の蓄電量が予め設定されている所定値（ここでは蓄電率１０％）未満か否かを判定する（ステップＳ１）。所定値（蓄電率１０％）は、通常運転に移行するまでに必要な電力量に基づいて設定されている。二次電池５６の蓄電率（二次電池５６の容量に対する蓄電量の割合）が１０％以上であれば、通常運転に移行するまでの消費電力を二次電池５６からの電力で賄うことができる。

ステップＳ１において二次電池５６の蓄電量が所定値未満である場合、電圧検出回路６０によって検出されるセルスタック１２の電圧が所定電圧（ここでは２４Ｖ）に達したか否かがＣＰＵ５０によって確認される（ステップＳ３）。所定電圧未満であればセルスタック１２の電圧の検出を開始してからの時間（以下、経過時間という）が所定時間（ここでは６０秒）を経過したか否かがＣＰＵ５０によって確認される（ステップＳ５）。つまり、二次電池５６の蓄電量では通常運転に移行するまでの消費電力を賄えない場合、セルスタック１２の電圧と経過時間とがＣＰＵ５０によって確認される。所定電圧（２４Ｖ）は、燃料ポンプ２０や水溶液ポンプ２６等のエアポンプ３２以外の補機類を駆動させても運転を継続可能な電圧に設定されている。経過時間はクロック回路５２からのクロック信号に基づいて取得される。

そして、ステップＳ５において経過時間が所定時間（６０秒）を経過するまでにステップＳ３においてセルスタック１２の電圧が所定電圧（２４Ｖ）になれば、ＣＰＵ５０は供給フラグを確認する（ステップＳ７）。供給フラグは、後述するメタノール燃料の供給が完了しているか否かを確認するために用いられ、メモリ５４に格納されている。供給フラグは、ＣＰＵ５０によってオンとオフとのいずれか一方に設定される。供給フラグがオフであれば、ＣＰＵ５０は、水溶液タンク２４内のメタノール水溶液の濃度を上昇させるために必要なメタノール燃料の量を設定する（ステップＳ９）。

ステップＳ９では、予め設定されている供給量（所定供給量）と、通常運転に移行する前に人力駆動による発電が中断されかつそれまでにメタノール燃料が供給されていた場合のメタノール燃料の供給量（供給済み量）との差を供給量として設定する。所定供給量は、水溶液タンク２４内の所定量のメタノール水溶液の濃度を１ｗｔ％から５ｗｔ％に上昇させるために必要なメタノール燃料の量であり、メモリ５４に格納されている。また、供給済み量は後述するようにメモリ５４に書き込まれる。

つづいて、セルスタック１２からの電力で燃料ポンプ２０の駆動を開始させ（ステップＳ１１）、ステップＳ９において設定した量のメタノール燃料が供給されるまで待機する（ステップＳ１３）。メタノール燃料の供給が完了するまでは、ＣＰＵ５０がステップＳ１１からの時間と燃料ポンプ２０の出力（単位時間当たりの吐出量）とを掛けることによってメタノールの供給量が算出される。ＣＰＵ５０は、算出したメタノールの供給量を供給済み量としてメモリ５４に随時書き込み更新していく（ステップＳ１５）。ステップＳ１１からの時間はクロック回路５２からのクロック信号に基づいて取得される。

そして、ステップＳ１３においてメタノール燃料の供給が完了すれば、ＣＰＵ５０は、メモリ５４に格納されている供給済み量をリセットする（０にする）とともに燃料ポンプ２０の駆動を停止させ（ステップＳ１７）、供給フラグをオンに設定する（ステップＳ１９）。その後、ＣＰＵ５０は、セルスタック１２からの電力で水溶液ポンプ２６を駆動する（ステップＳ２１）。

ステップＳ１１からＳ１７においてその濃度が約５ｗｔ％にされた（濃くされた）メタノール水溶液をステップＳ２１においてセルスタック１２に供給することによって、セルスタック１２の温度を迅速に上昇させることができる。また、ステップＳ１５において供給済み量をメモリ５４に書き込み更新しておくことによって、ステップＳ１１からＳ１７までの間に発電が停止されても、発電再開後にステップＳ９において適切な供給量を設定できる。つまり、必要以上のメタノール燃料が水溶液タンク２４に供給されることを防止できる。

つづいて、セルスタック１２が所定温度（ここでは５０℃）になるまで待機する（ステップＳ２３）。所定温度（５０℃）は、セルスタック１２の出力で燃料電池システム１０の各構成要素および負荷１００を駆動可能なセルスタック１２の温度に設定されている。つまり、所定温度は通常運転に移行可能な温度に設定されている。

ステップＳ２３においてセルスタック１２の温度が所定温度になるまでは、水溶液タンク２４内のメタノール水溶液の濃度を５ｗｔ％に保つように一定間隔（たとえば１０秒毎）に燃料タンク１８から水溶液タンク２４にメタノール燃料が供給される。このときの供給量は、レベルセンサ２８の検出結果と超音波センサ４４の検出結果とに基づいて設定される。

そして、ステップＳ２３においてセルスタック１２が所定温度（５０℃）になれば、ＣＰＵ５０は、供給フラグをオフに設定し（ステップＳ２７）、表示部８０にメッセージ等を表示させることによって人力駆動が不要であることを使用者に報知する（ステップＳ２９）。つづいて、セルスタック１２からの電力でエアポンプ３２の駆動を開始させ（ステップＳ３１）、通常運転に移行する。その後、入力部７６の停止ボタンが押されれば水溶液ポンプ２６やエアポンプ３２等の補機類の駆動を停止させ、セルスタック１２の発電を終了する。

一方、ステップＳ３においてセルスタック１２の電圧が所定電圧（２４Ｖ）になるまでにステップＳ５において経過時間が所定時間（６０秒）を経過すれば、ＣＰＵ５０は、何らかの異常によってセルスタック１２が正常に発電していないと判定する。そして、表示部８０にメッセージ等を表示させることによって、正常に発電できていないこと（エラー）および何らかの対策が必要であることを使用者に報知し（ステップＳ３３）、終了する。

また、ステップＳ１において二次電池５６の蓄電量が所定量（蓄電率１０％）以上であれば通常の場合と同様に二次電池５６からの電力で補機類を駆動し、セルスタック１２に発電させる（ステップＳ３５）。

また、ステップＳ７において供給フラグがオンである場合はステップＳ２１に進む。供給フラグがオンであれば、通常運転に移行する前に人力駆動による発電が中断されかつ昇温のためのメタノール燃料の供給（ステップＳ１１〜Ｓ１７）が完了していることを意味する。したがって、このようにステップＳ２１に移ることによって必要以上のメタノール燃料が水溶液タンク２４に供給されることを防止できる。

このような燃料電池システム１０によれば、エアポンプ３２が人力で駆動されている状態で、セルスタック１２の電圧と所定電圧（２４Ｖ）との比較結果および経過時間と所定時間（６０秒）との比較結果に基づいてセルスタック１２が正常に発電しているか否かを判定できる。所定時間を経過するまでに所定電圧にならない場合、セルスタック１２に存在するメタノール水溶液の濃度が薄くなっている可能性やセルスタック１２への空気（酸素）の供給量が少ない可能性が高い。メタノール水溶液の濃度が薄い状態で発電を継続すれば、セルスタック１２の電解質膜１４ａにおいてメタノールが偏在し、セルスタック１２の劣化を進めるおそれがある。したがって、所定電圧になるまでに所定時間を経過すれば、セルスタック１２が正常に発電していないと判定し、その旨を使用者に報知する。これによって、使用者に発電を停止させることができ、セルスタック１２の劣化を抑制できる。また、セルスタック１２の出力がいつまでも上昇しない状態であるにもかかわらず使用者に待機させるといったことを防止でき、使用者にとっての利便性を向上させることができる。

通常、水溶液ポンプ２６の消費電力はエアポンプ３２の消費電力よりも少ないので、セルスタック１２の出力で水溶液ポンプ２６を駆動できるようになれば、水溶液ポンプ２６をセルスタック１２からの電力で駆動しかつエアポンプ３２を人力で駆動する。これによって、より確実にセルスタック１２に発電させることができる。

二次電池５６の蓄電量が所定値（蓄電率１０％）以上であれば、セルスタック１２の発電状態を判定することなく、二次電池５６からの電力でセルスタック１２に発電を開始させる。このように二次電池５６の蓄電量が十分である場合は二次電池５６からの電力でセルスタック１２に発電させることによって、通常運転に確実に移行できる。

なお、図５の動作では、セルスタック１２からの出力でＣＰＵ５０を動作させる場合について説明したが、この発明はこれに限定されない。二次電池５６からの電力でＣＰＵ５０を動作させることができれば、たとえば、エアポンプ３２が人力で駆動されること契機として二次電池５６からの電力でＣＰＵ５０を動作させてもよい。また、入力部７６のメインスイッチが押されることを契機として二次電池５６からの電力でＣＰＵ５０を起動させた後に、エアポンプ３２を人力で駆動するようにしてもよい。

また、図５の動作では、セルスタック１２の出力状態として電圧検出回路６０によって検出されるセルスタック１２の電圧値を用いる場合について説明したが、この発明はこれに限定されない。たとえば電流検出回路６２によって検出されるセルスタック１２の電流値をセルスタック１２の出力状態として用いてもよい。この場合、電流検出回路６２が状態検出手段に相当する。また、セルスタック１２の電圧値と電流値とに基づいてＣＰＵ５０によって算出されるセルスタック１２の出力を出力状態として用いてもよい。この場合、状態検出手段は電圧検出回路６０、電流検出回路６２およびＣＰＵ５０を含む。

さらに、図５の動作では、二次電池５６の蓄電量と比較すべき所定値を蓄電率１０％に固定する場合について説明したが、二次電池５６の蓄電量と比較すべき所定値は可変であってもよい。この場合、たとえば、温度センサ３０の検出結果に基づいて所定値を設定すればよい。セルスタック１２の温度が高ければその出力も迅速に上昇するので、温度センサ３０の検出結果に基づいて適切な所定値を設定できる。

なお、図５の動作では、所定時間と比較すべき経過時間として、電圧検出回路６０がセルスタック１２の電圧の検出を開始してからの時間を用いる場合について説明したが、この発明はこれに限定されない。たとえば、二次電池５６からの電力でＣＰＵ５０を起動させた場合、人力でエアポンプ３２の駆動が開始されてからの時間を経過時間として用いてもよい。

なお、図５の動作では、エアポンプ３２のみを人力で駆動する場合について説明したが、エアポンプ３２をハンドル８４を用いて人力で駆動するとともに水溶液ポンプ２６をハンドル８２を用いて人力で駆動してもよい。

ついで、図６を参照して、水溶液ポンプ２６およびエアポンプ３２を人力で駆動する場合の燃料電池システム１０の動作の一例について説明する。
ＣＰＵ５０の起動後、ＣＰＵ５０が水溶液ポンプ２６およびエアポンプ３２が人力で駆動されていると判定すれば図６の動作が実行される。エアポンプ３２と同様に、水溶液ポンプ２６が人力で駆動されているか否かは、ハンドル８２の回転に伴って水溶液ポンプ２６の電動モータに生じる誘起電圧や当該電動モータに設けられるエンコーダーからの信号等に基づいて判定できる。

ＣＰＵ５０の起動前に人力で水溶液ポンプ２６が駆動されているので、図６の動作では、図５の動作のステップＳ２１が省略される。また、図６の動作では、図５の動作のステップＳ３１に代えてステップＳ３１ａが実行される。ステップＳ３１ａでは、セルスタック１２からの電力で水溶液ポンプ２６およびエアポンプ３２の駆動が開始される。それ以外は、図５の動作と同様であるので、同様の処理には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

このように水溶液ポンプ２６をも人力で駆動することによって、電力を使用せずともセルスタック１２に新しいメタノール水溶液を供給でき、セルスタック１２に効率よく発電させることができる。

また、直接メタノール型燃料電池システムである燃料電池システム１０では、発電停止状態が長期間続くと気化やクロスオーバーによってメタノール水溶液の濃度が場所によってばらつくおそれがある。このようにエアポンプ３２の駆動と同時に水溶液ポンプ２６を駆動してメタノール水溶液を循環させることによってメタノール水溶液の濃度のばらつきを解消でき、セルスタック１２により効率よく発電させることができる。

ついで、図７および図８を参照して、この発明の他の実施形態の燃料電池システム１０ａについて説明する。
燃料電池システム１０と同様に、燃料電池システム１０ａは直接メタノール型燃料電池システムである。図８に示すように、燃料電池システム１０ａでは、セルスタック１２のカソード入口Ｃ１およびカソード出口Ｃ２が大気開放となっている。つまり、燃料電池システム１０ａでは、各燃料電池１４のカソード１４ｃが大気開放となっている。これに伴って、燃料電池システム１０ａでは、エアポンプ３２、ラジエータ３４、ファン３６およびパイプＰ６〜Ｐ１０が省略されている。それ以外は、燃料電池システム１０と同様に構成されるので、燃料電池システム１０と同様に構成される部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

このような燃料電池システム１０ａでは、使用者がハンドル８２を用いて水溶液ポンプ２６を駆動させることによってもセルスタック１２に発電を開始させることができる。詳しくは、まず、ＯＮボタン７８を押すことによって電気回路５８を閉回路にした状態でハンドル８２を回転させて各燃料電池１４のアノード１４ｂにメタノール水溶液を供給する。これによって、当該メタノール水溶液とカソード入口Ｃ１またはカソード出口Ｃ２から各燃料電池１４のカソード１４ｃに流入した空気とを用いてセルスタック１２が発電を開始する。

ついで、図９を参照して、燃料電池システム１０ａにおいて水溶液ポンプ２６を人力で駆動する場合の動作の一例について説明する。
燃料電池システム１０ａにおいて、ＣＰＵ５０の起動後、水溶液ポンプ２６が人力で駆動されているとＣＰＵ５０が判定すれば図９の動作が実行される。図９の動作では、燃料電池システム１０における図６の動作のステップＳ３１ａに代えてステップＳ３１ｂが実行される。ステップＳ３１ｂでは、セルスタック１２からの電力で水溶液ポンプ２６の駆動が開始される。それ以外は、図６の動作と同様であるので、同様の処理には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

上述の燃料電池システム１０と同様に、このような燃料電池システム１０ａによれば、水溶液ポンプ２６が人力で駆動されている状態でセルスタック１２が正常に発電しているか否かを判定できる。したがって、セルスタック１２の劣化を抑制でき、使用者にとっての利便性を向上させることができる。

ついで、図１０および図１１を参照して、この発明のその他の実施形態の燃料電池システム１０ｂについて説明する。
燃料電池システム１０および１０ａと同様に、燃料電池システム１０ｂは直接メタノール型燃料電池システムである。図１０に示すように、燃料電池システム１０ｂでは、セルスタック１２に代えてセルスタック１２ａが用いられ、水溶液タンク２４に代えて水溶液タンク２４ａが用いられる。

図１１に示すように、セルスタック１２ａは、水溶液タンク２４ａ内でメタノール水溶液に浸されている。セルスタック１２ａは、水溶液タンク２４ａの底から離れるように水溶液タンク２４ａ内で支持部材８６によって支持されている。セルスタック１２ａには、セパレータ１６に代えてセパレータ１６ａが用いられる。セパレータ１６ａのアノード１４ｂ側の面には上下に延びる図示しない溝が形成されている。水溶液タンク２４ａ内で対流するメタノール水溶液が当該溝を流通することによって、各燃料電池１４のアノード１４ｂにメタノール水溶液が供給される。なお、水溶液タンク２４ａ内のメタノール水溶液がカソード１４ｃに流入しないように各燃料電池１４ひいてはセルスタック１２ａが構成されていることはいうまでもない。

また、水溶液タンク２４ａにはパイプＰ１３ａが接続され、パイプＰ１３ａには検出用ポンプ８８が接続されている。検出用ポンプ８８と検出用バルブ４６とはパイプＰ１３ｂによって接続され、パイプＰ１３ｂには超音波センサ４４が取り付けられている。

濃度検出時には、検出用ポンプ８８を駆動させることによって、水溶液タンク２４ａ内のメタノール水溶液がパイプＰ１３ａ，Ｐ１３ｂおよびＰ１４に流入する。そして、検出用ポンプ８８の駆動が停止されるとともに検出用バルブ４６が閉じられ、パイプＰ１３ａ内でのメタノール水溶液の流れが止められる。濃度検出後、検出用バルブ４６を開けるとともに検出用ポンプ８８が駆動され、濃度検出済みのメタノール水溶液が水溶液タンク２４ａに戻される。

このような燃料電池システム１０ｂでは、燃料電池システム１０と同様に、使用者がハンドル８４を用いてエアポンプ３２を駆動させることによってもセルスタック１２に発電を開始させることができる。

ついで、図１２を参照して、燃料電池システム１０ｂにおいてエアポンプ３２を人力で駆動する場合の動作の一例について説明する。
燃料電池システム１０ｂにおいて、ＣＰＵ５０の起動後、エアポンプ３２が人力で駆動されているとＣＰＵ５０が判定すれば図１２の動作が実行される。図１２の動作は、燃料電池システム１０における図５の動作のステップＳ２１を省略したものである。それ以外は、図５の動作と同様であるので、同様の処理には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

上述の燃料電池システム１０および１０ａと同様に、このような燃料電池システム１０ｂによれば、エアポンプ３２が人力で駆動されている状態でセルスタック１２が正常に発電しているか否かを判定できる。したがって、セルスタック１２の劣化を抑制でき、使用者にとっての利便性を向上させることができる。

なお、上述の各実施形態では、燃料としてメタノールを、燃料水溶液としてメタノール水溶液を用いたが、これに限定されず、燃料としてエタノール等のアルコール系燃料、燃料水溶液としてエタノール水溶液等のアルコール系水溶液を用いてもよい。

また、この発明は、水素ガスを燃料として燃料電池に供給する水素型燃料電池システムや改質器搭載型燃料電池システムにも適用できる。

なお、上述の各実施形態では、燃料供給手段および酸素供給手段を駆動するための駆動手段として使用者が手で回転させるハンドルを用いる場合について説明したが、駆動手段はこれに限定されない。駆動手段として使用者が足で踏み下ろすペダル（キックペダル）等を用いてもよい。また、たとえば、酸素供給手段および燃料供給手段を電力と流体（気体または液体）の圧力とのいずれでも駆動可能に構成し、駆動手段として人力で流体を供給するポンプ等を用いてもよい。このように非電力としては、電力以外の任意の物理的な力を用いることができる。

また、この発明は、人力で酸素供給手段や燃料供給手段を駆動する場合に限定されない。たとえば、燃料として水素ガスを用いる場合、水素ガスタンクからの水素ガスの圧力で酸素供給手段を駆動してもよい。

なお、この発明の燃料電池システムは、自動二輪車だけではなく、自動車、船舶等の外部からの電力供給が困難な任意の輸送機器に好適に用いられる。また、この発明の燃料電池システムは、外部からの電力（商用電源）が使用できない場合に用いられる緊急用の発電装置としても好適に用いられる。

また、この発明は、据え付けタイプの燃料電池システムにも適用でき、さらに、パーソナルコンピュータ、携帯機器等の電子機器に搭載される可搬型の燃料電池システムにも適用できる。

この発明の一実施形態の燃料電池システムを示すブロック図である。 図１の燃料電池システムの配管を示すシステム図である。 異なる温度におけるセルスタックの電圧と電流との関係を示すグラフである。 人力駆動におけるセルスタックの電圧の推移の一例を示すグラフである。 図１の燃料電池システムの動作の一例を示すフロー図である。 図１の燃料電池システムの動作の他の例を示すフロー図である。 この発明の他の実施形態の燃料電池システムを示すブロック図である。 図７の燃料電池システムの配管を示すシステム図である。 図７の燃料電池システムの動作の一例を示すフロー図である。 この発明のその他の実施形態の燃料電池システムを示すブロック図である。 図１０の燃料電池システムの配管を示すシステム図である。 図１０の燃料電池システムの動作の一例を示すフロー図である。

符号の説明

１０，１０ａ，１０ｂ 燃料電池システム
１２，１２ａ 燃料電池セルスタック
１４ 燃料電池（燃料電池セル）
１６，１６ａ セパレータ
２４，２４ａ 水溶液タンク
２６ 水溶液ポンプ
３２ エアポンプ
４８ コントローラ
５０ ＣＰＵ
５２ クロック回路
５６ 二次電池
６０ 電圧検出回路
６２ 電流検出回路
７０ 蓄電量検出器
８２，８４ ハンドル
Ｐ１〜Ｐ１４，Ｐ１３ａ，Ｐ１３ｂ パイプ

Claims (6)

1. 燃料電池、
   前記燃料電池に燃料を供給する燃料供給手段、
   電力と非電力とのいずれでも駆動可能であり前記燃料電池に酸素を供給する酸素供給手段、
   少なくとも前記酸素供給手段の駆動開始からの経過時間を計測する計時手段、
   前記燃料電池の出力状態を検出する状態検出手段、および
   前記酸素供給手段が非電力で駆動されている状態で前記計時手段の計時結果と前記状態検出手段の検出結果とに基づいて前記燃料電池が正常に発電しているか否かを判定する判定手段を備える、燃料電池システム。
2. 前記燃料供給手段は、電力と非電力とのいずれでも駆動可能であり、
   前記判定手段は、少なくとも前記酸素供給手段が非電力で駆動されている状態で前記計時手段の計時結果と前記状態検出手段の検出結果とに基づいて前記燃料電池が正常に発電しているか否かを判定する、請求項１に記載の燃料電池システム。
3. 燃料電池、
   電力と非電力とのいずれでも駆動可能であり前記燃料電池に燃料を供給する燃料供給手段、
   少なくとも前記燃料供給手段の駆動開始からの経過時間を計測する計時手段、
   前記燃料電池の出力状態を検出する状態検出手段、および
   前記燃料供給手段が非電力で駆動されている状態で前記計時手段の計時結果と前記状態検出手段の検出結果とに基づいて前記燃料電池が正常に発電しているか否かを判定する判定手段を備える、燃料電池システム。
4. 二次電池、および
   前記二次電池の蓄電量を検出する蓄電量検出手段をさらに含み、
   前記判定手段は、前記蓄電量検出手段の検出結果に基づいて前記燃料電池の発電状態を判定するか否かを決定する、請求項１から３のいずれかに記載の燃料電池システム。
5. 燃料電池に非電力で燃料と酸素との少なくともいずれか一方の供給を開始する第１工程、
   少なくとも前記第１工程からの経過時間を計測する第２工程、
   前記燃料電池の出力状態を検出する第３工程、および
   前記経過時間が所定時間を経過するまでに前記燃料電池の出力状態が所定の出力状態にならなければ前記燃料電池が正常に発電していないと判定する第４工程を備える、燃料電池システムの運転方法。
6. 二次電池の蓄電量を検出する工程をさらに含み、
   前記二次電池の蓄電量が所定値未満である場合に前記第４工程を行う、請求項５に記載の燃料電池システムの運転方法。

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