JP2010244919A - Fuel cell system, and control method therefor - Google Patents

Fuel cell system, and control method therefor Download PDF

Info

Publication number
JP2010244919A
JP2010244919A JP2009093759A JP2009093759A JP2010244919A JP 2010244919 A JP2010244919 A JP 2010244919A JP 2009093759 A JP2009093759 A JP 2009093759A JP 2009093759 A JP2009093759 A JP 2009093759A JP 2010244919 A JP2010244919 A JP 2010244919A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
power
fuel cell
value
fuel
current
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2009093759A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Seiji Segami
清司 瀬上
Hiroyuki Hasebe
裕之 長谷部
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP2009093759A priority Critical patent/JP2010244919A/en
Publication of JP2010244919A publication Critical patent/JP2010244919A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel cell system for supplying stably electric power or a current just after started up, and a control method therefor. <P>SOLUTION: This fuel cell system includes a fuel cell body for generating electric power by supplying fuel, and for supplying the generated electric power or current to a load, a charge accumulating element used as an internal electric power source, and for supplying electric power or a current to the load, when started up, the first detecting part for detecting total of electric power values or current values supplied from the charge accumulating element and the fuel cell body to the load, and the first control part for controlling the electric power or current value supplied from the charge accumulating element to the load, to bring the electric power value or current value detected by the first detecting part, into the first value. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

この発明は、二次電池を備えた燃料電池システムおよび燃料電池システムの制御方法に関する。   The present invention relates to a fuel cell system including a secondary battery and a control method for the fuel cell system.

燃料電池は、起動後、燃料収容部に貯蔵されている燃料を反応室までポンプで送りだし、反応室にて燃料を酸素等と化学反応させることにより電力または電流を得る。しかしながら、起動後に燃料が化学反応を起こし電力または電流の供給が安定するまでには長時間を要する。（例えば、特許文献１参照）。   After starting, the fuel cell pumps the fuel stored in the fuel storage portion to the reaction chamber, and obtains electric power or current by chemically reacting the fuel with oxygen or the like in the reaction chamber. However, it takes a long time for the fuel to undergo a chemical reaction after startup and to stabilize the supply of power or current. (For example, refer to Patent Document 1).

特開２００２−２８９２０９号公報JP 2002-289209 A

以上のように、燃料電池は、起動後に電力の供給が安定するまでに長時間を要する。このため、燃料電池を起動しても、実際に起動したかどうかを確認できるまで時間を要する。
上記に鑑み、本発明は、起動後直ぐに安定した電力または電流を供給できる燃料電池システムおよ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。 As described above, the fuel cell requires a long time until the power supply is stabilized after the startup. For this reason, even if the fuel cell is started, it takes time until it can be confirmed whether or not the fuel cell is actually started.
In view of the above, an object of the present invention is to provide a fuel cell system and a control method for the fuel cell system that can supply stable power or current immediately after startup.

本発明の一態様に係る燃料電池システムは、燃料供給により発電するとともに、発電による電力または電流を負荷に供給する燃料電池本体と、内部電源として用いられるとともに、起動時に負荷へ電力または電流を供給する蓄電素子と、蓄電素子および燃料電池本体から負荷へ供給される電力値または電流値の合計を検出する第１の検出部と、第１の検出部で検出される電力値または電流値が第１の値となるよう蓄電素子から負荷へ供給される電力または電流値を制御する第１の制御部と、を具備する。   A fuel cell system according to an aspect of the present invention uses a fuel cell body that generates power by supplying fuel and supplies power or current generated by power generation to a load, and is used as an internal power source, and supplies power or current to the load at startup. A first storage unit that detects the sum of the power value or the current value supplied from the power storage device and the fuel cell body to the load, and a power value or a current value detected by the first detection unit is And a first control unit that controls a value of power or current supplied from the power storage element to the load so as to have a value of 1.

本発明の一態様に係る燃料電池システムの制御方法は、燃料供給により発電するとともに、発電による電力または電流を負荷に供給する燃料電池本体と、内部電源として用いられるとともに、起動時に負荷へ電力または電流を供給する蓄電素子とを備えた燃料電池システムの制御方法であって、蓄電素子および燃料電池本体から負荷へ供給される電力値または電流値を検出するステップと、第１の検出部で検出される電力値または電流値が第１の値となるよう蓄電素子から負荷へ供給される電力または電流を制御するステップと、を具備する。   A control method for a fuel cell system according to an aspect of the present invention includes a fuel cell main body that generates power by supplying fuel and supplies power or current generated by power generation to a load, and is used as an internal power source. A method for controlling a fuel cell system including a power storage element that supplies current, the step of detecting a power value or a current value supplied from the power storage element and the fuel cell main body to a load, and detection by a first detection unit Controlling the power or current supplied from the power storage element to the load so that the power value or current value to be set to the first value.

本発明によれば、起動後直ぐに安定した電力または電流を供給できる燃料電池システムおよび燃料電池システムの制御方法を提供できる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the control method of the fuel cell system and fuel cell system which can supply the stable electric power or electric current immediately after starting can be provided.

第１の実施形態に係る燃料電池システムの部構成の一例を示した図である。It is the figure which showed an example of the part structure of the fuel cell system which concerns on 1st Embodiment. 第１の実施形態に係る燃料電池システムの発電部の構成の一例を示した図である。It is the figure which showed an example of the structure of the electric power generation part of the fuel cell system which concerns on 1st Embodiment. 第１の実施形態に係る燃料電池システムの燃料分配機構の構成の一例を示した図である。It is the figure which showed an example of the structure of the fuel distribution mechanism of the fuel cell system which concerns on 1st Embodiment. 第１の実施形態に係る燃料電池システムの概略構成の一例を示した図である。It is the figure which showed an example of schematic structure of the fuel cell system which concerns on 1st Embodiment. 第１の実施形態に係る燃料電池システムの出力電力（出力電流）の一例を示した図である。It is the figure which showed an example of the output electric power (output current) of the fuel cell system which concerns on 1st Embodiment. 第２の実施形態に係る燃料電池システムの概略構成の一例を示した図である。It is the figure which showed an example of schematic structure of the fuel cell system which concerns on 2nd Embodiment. 第２の実施形態に係る燃料電池システムの出力電力（出力電流）の一例を示した図である。It is the figure which showed an example of the output electric power (output current) of the fuel cell system which concerns on 2nd Embodiment. 第２の実施形態に係る燃料電池システムの出力電力（出力電流）の一例を示した図である。It is the figure which showed an example of the output electric power (output current) of the fuel cell system which concerns on 2nd Embodiment.

以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る燃料電池システム１のハードウェア構成の一例を示した図である。第１の実施形態に係る燃料電池システム１は、制御部１１（第２の制御部）、補器制御部１２、燃料収容部１３、出力電力検出部１４、ＬＩＢ（Lithium-ion Battery）充放電部１５（蓄電素子）、ＤＣ／ＤＣ（Direct current/ Direct current）コンバータ１６、ＤＣ／ＤＣコンバータ１７、バルブ１８、ポンプ１９、発電部２０および出力端子Ａを具備する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a hardware configuration of the fuel cell system 1 according to the first embodiment. The fuel cell system 1 according to the first embodiment includes a control unit 11 (second control unit), an auxiliary device control unit 12, a fuel storage unit 13, an output power detection unit 14, and a LIB (Lithium-ion Battery) charge / discharge. A unit 15 (storage element), a DC / DC (Direct current / Direct current) converter 16, a DC / DC converter 17, a valve 18, a pump 19, a power generation unit 20, and an output terminal A are provided.

なお、この第１の実施形態に係る燃料電池システム１として、直接メタノール型燃料電池（以下、ＤＭＦＣ； Ｄｉｒｅｃｔ Ｍｅｔｈａｎｏｌ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌと称する。）を例に説明する。   The fuel cell system 1 according to the first embodiment will be described by taking a direct methanol fuel cell (hereinafter referred to as DMFC; Direct Methanol Fuel Cell) as an example.

制御部１１は、この第１の実施形態に係る燃料電池システム１全体を制御する。燃料収容部１３は、発電部２０に対応した液体燃料を収容する。液体燃料としては、各種濃度のメタノール水溶液や純メタノール等のメタノール燃料が挙げられる。液体燃料は必ずしもメタノール燃料に限られるものではない。液体燃料は、例えばエタノール水溶液や純エタノール等のエタノール燃料、プロパノール水溶液や純プロパノール等のプロパノール燃料、グリコール水溶液や純グリコール等のグリコール燃料、ジメチルエーテル、ギ酸、その他の液体燃料であってもよい。   The control unit 11 controls the entire fuel cell system 1 according to the first embodiment. The fuel storage unit 13 stores liquid fuel corresponding to the power generation unit 20. Examples of the liquid fuel include methanol fuels such as aqueous methanol solutions of various concentrations and pure methanol. The liquid fuel is not necessarily limited to methanol fuel. The liquid fuel may be, for example, an ethanol fuel such as an ethanol aqueous solution or pure ethanol, a propanol fuel such as a propanol aqueous solution or pure propanol, a glycol fuel such as a glycol aqueous solution or pure glycol, dimethyl ether, formic acid, or other liquid fuel.

補器制御部１２は、制御部１１からの指示に応じて、燃料収容部１３から発電部２０へ燃料を供給するバルブ１８およびポンプ１９などの動作を制御する。ポンプ１９は、燃料収容部１３に貯蔵されている燃料を発電部２０へ供給する。発電部２０へ燃料が供給されると、燃料が空気中の酸素と化学反応を起こし発電する。バルブ１８は、燃料収容部１３から発電部２０への燃料の供給経路を開閉する。   In response to an instruction from the control unit 11, the auxiliary device control unit 12 controls operations of the valve 18 and the pump 19 that supply fuel from the fuel storage unit 13 to the power generation unit 20. The pump 19 supplies the fuel stored in the fuel storage unit 13 to the power generation unit 20. When fuel is supplied to the power generation unit 20, the fuel generates a chemical reaction with oxygen in the air to generate power. The valve 18 opens and closes a fuel supply path from the fuel storage unit 13 to the power generation unit 20.

ＤＣ／ＤＣコンバータ１７は、不図示のスイッチング要素とエネルギー蓄積要素を有し、これらスイッチング要素とエネルギー蓄積要素により発電部２０で発電された電気エネルギーを蓄積／放出させる。ＤＣ／ＤＣコンバータ１７は、発電部２０からの比較的低い出力電圧を所定の電圧まで昇圧して出力電力検出部１４へ出力する。   The DC / DC converter 17 has a switching element and an energy storage element (not shown), and stores / discharges the electric energy generated by the power generation unit 20 by the switching element and the energy storage element. The DC / DC converter 17 boosts a relatively low output voltage from the power generation unit 20 to a predetermined voltage and outputs the boosted voltage to the output power detection unit 14.

ＬＩＢ充放電部１５は、燃料電池システム１を起動する際に必要な電力または電流を供給するリチウムイオン電池（二次電池）１５１の充放電を制御する。リチウムイオン電池１５１から供給される電力または電流は、ポンプ１９などの動力源としても使用される。またリチウムイオン電池１５１は、発電部２０もしくは端子Ａに接続された外部電源により充電される。なお、リチウムイオン電池１５１として電気二重層コンデンサを用いることもできる。   The LIB charging / discharging unit 15 controls charging / discharging of a lithium ion battery (secondary battery) 151 that supplies electric power or current necessary for starting the fuel cell system 1. The power or current supplied from the lithium ion battery 151 is also used as a power source for the pump 19 and the like. The lithium ion battery 151 is charged by an external power source connected to the power generation unit 20 or the terminal A. An electric double layer capacitor can also be used as the lithium ion battery 151.

ＤＣ／ＤＣコンバータ１６は、ＬＩＢ充放電部１５のリチウムイオン電池１５１から供給される電力を制御する。出力電力検出部１４は、発電部２０またはリチウムイオン電池１５１の少なくとも一方から端子Ａへ接続された外部機器へ供給される電力を測定する。   The DC / DC converter 16 controls the power supplied from the lithium ion battery 151 of the LIB charging / discharging unit 15. The output power detection unit 14 measures the power supplied to the external device connected to the terminal A from at least one of the power generation unit 20 or the lithium ion battery 151.

図２および図３は、燃料電池システム１の発電部２０の詳細構成の一例を示した図である。発電部２０は、アノード（燃料極）２２、カソード（空気極／酸化剤極）２４および電解質膜２３から構成される膜電極接合体（ＭＥＡ：Ｍｅｍｂｒａｎｅ Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ Ａｓｓｅｍｂｌｙ）を具備する。アノード（燃料極）２２は、アノード触媒層２２ａとアノードガス拡散層２２ｂとを有する。カソード（空気極／酸化剤極）２４は、カソード触媒層２４ｂとカソードガス拡散層２４ａとを有する。電解質膜２３は、アノード触媒層２２ａとカソード触媒層２４ｂとで扶持され、プロトン（水素イオン）伝導性を有する。   2 and 3 are diagrams illustrating an example of a detailed configuration of the power generation unit 20 of the fuel cell system 1. FIG. The power generation unit 20 includes a membrane electrode assembly (MEA) composed of an anode (fuel electrode) 22, a cathode (air electrode / oxidant electrode) 24, and an electrolyte membrane 23. The anode (fuel electrode) 22 has an anode catalyst layer 22a and an anode gas diffusion layer 22b. The cathode (air electrode / oxidant electrode) 24 includes a cathode catalyst layer 24b and a cathode gas diffusion layer 24a. The electrolyte membrane 23 is supported by the anode catalyst layer 22a and the cathode catalyst layer 24b and has proton (hydrogen ion) conductivity.

アノード触媒層２２ａやカソード触媒層２４ｂに含有される触媒として、Ｐｔ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｏｓ、Ｐｄ等の白金族元素の単体、白金族元素を含有する合金等が使用できる。アノード触媒層２２ａには、メタノールや一酸化炭素等に対して強い耐性を有するＰｔ−ＲｕやＰｔ−Ｍｏ等を用いることが好ましい。カソード触媒層２４ｂにはＰｔやＰｔ−Ｎｉ等を用いることが好ましい。ただし、上記触媒はこれらに限定されるものではなく、触媒活性を有する各種の物質を使用できる。また、触媒は炭素材料のような導電性担持体を使用した担持触媒または無担持触媒などが使用できる。   As the catalyst contained in the anode catalyst layer 22a and the cathode catalyst layer 24b, a simple substance of a platinum group element such as Pt, Ru, Rh, Ir, Os, Pd, an alloy containing the platinum group element, or the like can be used. For the anode catalyst layer 22a, it is preferable to use Pt—Ru, Pt—Mo or the like having strong resistance to methanol, carbon monoxide and the like. Pt, Pt—Ni, or the like is preferably used for the cathode catalyst layer 24b. However, the catalyst is not limited to these, and various substances having catalytic activity can be used. The catalyst may be a supported catalyst using a conductive support such as a carbon material or an unsupported catalyst.

電解質膜２３を構成するプロトン伝導性材料としては、例えばスルホン酸基を有するパーフルオロスルホン酸重合体のようなフッ素系樹脂（ナフィオン（商品名、デュポン社製）やフレミオン（商品名、旭硝子社製）、スルホン酸基を有する炭化水素系樹脂等の有機系材料、あるいはタングステン酸やリンタングステン酸等の無機系材料などが使用できる。   Examples of the proton conductive material constituting the electrolyte membrane 23 include fluorine-based resins such as perfluorosulfonic acid polymer having a sulfonic acid group (Nafion (trade name, manufactured by DuPont) and Flemion (trade name, manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.). ), An organic material such as a hydrocarbon-based resin having a sulfonic acid group, or an inorganic material such as tungstic acid or phosphotungstic acid.

アノードガス拡散層２２ｂは、アノード触媒層２２ａに燃料を均一に供給するアノード触媒層２２ａの集電体である。カソードガス拡散層２４ａは、カソード触媒層２４ｂに酸化剤を均一に供給するカソード触媒層２４ｂの集電体である。アノードガス拡散層２２ｂおよびカソードガス拡散層２４ａは多孔質基材で構成されている。   The anode gas diffusion layer 22b is a current collector of the anode catalyst layer 22a that uniformly supplies fuel to the anode catalyst layer 22a. The cathode gas diffusion layer 24a is a current collector of the cathode catalyst layer 24b that uniformly supplies an oxidant to the cathode catalyst layer 24b. The anode gas diffusion layer 22b and the cathode gas diffusion layer 24a are made of a porous substrate.

アノードガス拡散層２２ｂやカソードガス拡散層２４ａには、必要に応じて導電層が積層される。これら導電層としては、例えばＡｕ、Ｎｉのような導電性金属材料からなる多孔質層（例えば、メッシュ）、多孔質膜、箔体あるいはステンレス鋼（ＳＵＳ）などの導電性金属材料に金などの良導電性金属を被覆した複合材等が使用できる。電解質膜２３と後述する燃料分配機構３１およびカバープレート２５との間には、それぞれゴム製の０リング２６が介在する。これら０リング２６は、発電部２０からの燃料漏れや酸化剤漏れを防止する。   A conductive layer is laminated on the anode gas diffusion layer 22b and the cathode gas diffusion layer 24a as necessary. As these conductive layers, for example, a porous layer (for example, mesh) made of a conductive metal material such as Au or Ni, a porous film, a foil body, a conductive metal material such as stainless steel (SUS), gold or the like. A composite material coated with a highly conductive metal can be used. A rubber 0-ring 26 is interposed between the electrolyte membrane 23 and a fuel distribution mechanism 31 and a cover plate 25, which will be described later. These 0-rings 26 prevent fuel leakage and oxidant leakage from the power generation unit 20.

カバープレート２５は酸化剤である空気を取入れるための不図示の開口を有している。カバープレート２５とカソード２４との間には、必要に応じて保湿層や表面層が配置される。保湿層はカソード触媒層２４ｂで生成された水の一部が含浸されて、水の蒸散を抑制すると共に、カソード触媒層２４ｂへの空気の均一拡散を促進するものである。表面層は空気の取入れ量を調整するものであり、空気の取入れ量に応じて個数や大きさ等が調整された複数の空気導入口を有している。   The cover plate 25 has an opening (not shown) for taking in air as an oxidizing agent. A moisture retaining layer and a surface layer are disposed between the cover plate 25 and the cathode 24 as necessary. The moisturizing layer is impregnated with a part of the water produced in the cathode catalyst layer 24b, and suppresses the transpiration of water and promotes the uniform diffusion of air into the cathode catalyst layer 24b. The surface layer adjusts the amount of air taken in, and has a plurality of air inlets whose number, size, etc. are adjusted according to the amount of air taken in.

発電部２０のアノード（燃料極）２２側には、燃料分配機構３１が配置されている。燃料分配機構３１には配管のような液体燃料の流路３６を介して燃料収容部１３が接続されている。   A fuel distribution mechanism 31 is disposed on the anode (fuel electrode) 22 side of the power generation unit 20. A fuel storage unit 13 is connected to the fuel distribution mechanism 31 via a liquid fuel flow path 36 such as a pipe.

燃料分配機構３１には燃料収容部１３から流路３６を介して燃料が導入される。流路３６は燃料分配機構３１や燃料収容部１３と独立した配管に限られるものではない。例えば、燃料分配機構３１と燃料収容部１３とを積層して一体化する場合、これらを繋ぐ燃料の流路であってもよい。燃料分配機構３１は流路３６を介して燃料収容部１３と接続されていればよい。   Fuel is introduced into the fuel distribution mechanism 31 from the fuel storage portion 13 via the flow path 36. The flow path 36 is not limited to piping independent of the fuel distribution mechanism 31 and the fuel storage unit 13. For example, when the fuel distribution mechanism 31 and the fuel storage unit 13 are stacked and integrated, a fuel flow path connecting them may be used. The fuel distribution mechanism 31 only needs to be connected to the fuel storage unit 13 via the flow path 36.

図３に示すように、燃料分配機構３１は、燃料が流路３６を介して流入する少なくとも１個の燃料注入口３５と、燃料やその気化成分を排出する複数個の燃料排出口３３とを有する燃料分配板３２を備えている。また図２に示すように、燃料分配板３２の内部には、燃料注入口３５から導かれた燃料の通路となる空隙部３４が設けられている。複数の燃料排出口３３は燃料通路として機能する空隙部３４にそれぞれ直接接続されている。   As shown in FIG. 3, the fuel distribution mechanism 31 includes at least one fuel inlet 35 through which fuel flows through the flow path 36 and a plurality of fuel outlets 33 that discharge fuel and vaporized components thereof. A fuel distribution plate 32 is provided. As shown in FIG. 2, a gap 34 serving as a fuel passage led from the fuel injection port 35 is provided inside the fuel distribution plate 32. The plurality of fuel discharge ports 33 are directly connected to the gaps 34 that function as fuel passages.

燃料注入口３５から燃料分配機構３１に導入された燃料は空隙部３４に入り、この燃料通路として機能する空隙部３４を介して複数の燃料排出口３３にそれぞれ導かれる。複数の燃料排出口３３には、例えば燃料の気化成分のみを透過し、液体成分は透過させない気液分離体（図示せず）を配置してもよい。なお、気液分離体は燃料分配機構３１とアノード２２との間に気液分離膜等として設置してもよい。燃料の気化成分は複数の燃料排出口３３からアノード２２の複数個所に向けて排出される。   The fuel introduced into the fuel distribution mechanism 31 from the fuel inlet 35 enters the gap 34 and is guided to the plurality of fuel outlets 33 through the gap 34 functioning as the fuel passage. For example, a gas-liquid separator (not shown) that transmits only the vaporized component of the fuel and does not transmit the liquid component may be disposed in the plurality of fuel discharge ports 33. The gas-liquid separator may be installed as a gas-liquid separation membrane or the like between the fuel distribution mechanism 31 and the anode 22. The vaporized component of the fuel is discharged from a plurality of fuel discharge ports 33 toward a plurality of locations of the anode 22.

燃料排出口３３は、燃料分配板３２のアノード２２と接する面に複数設けられている。これにより、発電部２０の全体に燃料を供給することができる。燃料排出口３３の個数は２個以上であればよいが、発電部２０の面内における燃料供給量を均一化する上で、０．１〜１０個／ｃｍ２の燃料排出口３３が存在するように形成することが好ましい。 A plurality of fuel discharge ports 33 are provided on the surface of the fuel distribution plate 32 in contact with the anode 22. Thereby, fuel can be supplied to the whole power generation unit 20. The number of the fuel discharge ports 33 may be two or more, but there are 0.1 to 10 / cm 2 fuel discharge ports 33 in order to equalize the fuel supply amount in the plane of the power generation unit 20. It is preferable to form as follows.

燃料分配機構３１と燃料収容部１３の間を接続する流路３６には、燃料移送制御手段としてのポンプ１９が挿入されている。このポンプ１９は燃料を循環される循環ポンプではなく、あくまでも燃料収容部１３から燃料分配機構３１に燃料を移送する燃料供給ポンプである。このようなポンプ１９で必要時に燃料を送液することによって、燃料供給量の制御性を高めるものである。   A pump 19 as a fuel transfer control means is inserted into a flow path 36 that connects between the fuel distribution mechanism 31 and the fuel storage unit 13. This pump 19 is not a circulation pump through which fuel is circulated, but is merely a fuel supply pump that transfers fuel from the fuel storage unit 13 to the fuel distribution mechanism 31. By supplying the fuel when necessary with such a pump 19, the controllability of the fuel supply amount is improved.

この場合、ポンプ１９としては、少量の燃料を制御性よく送液することができ、さらに小型軽量化が可能という観点から、ロータリーベーンポンプ、電気浸透流ポンプ、ダイアフラムポンプ、しごきポンプ等を使用することが好ましい。   In this case, as the pump 19, a rotary vane pump, an electroosmotic flow pump, a diaphragm pump, a squeezing pump, or the like is used from the viewpoint that a small amount of fuel can be sent with good controllability and can be reduced in size and weight. Is preferred.

ロータリーベーンポンプはモータで羽を回転させて送液する。電気浸透流ポンプは電気浸透流現象を起こすシリカ等の焼結多孔体を用いたものである。ダイアプラムポンプは電磁石や圧電セラミックスによりダイアフラムを駆動して送液するものである。しごきポンプは柔軟性を有する燃料流路の一部を圧迫し、燃料をしごき送るものである。   The rotary vane pump feeds liquid by rotating the wings with a motor. The electroosmotic flow pump uses a sintered porous material such as silica that causes an electroosmotic flow phenomenon. The diaphragm pump is a pump that feeds liquid by driving a diaphragm with an electromagnet or piezoelectric ceramics. The squeezing pump presses a part of the flexible fuel flow path and squeezes the fuel.

上記ポンプのうち、駆動電力や大きさ等の観点から、電気浸透流ポンプや圧電セラミックスを有するダイアプラムポンプを使用することがより好ましい。   Of the above pumps, it is more preferable to use an electroosmotic pump or a diaphragm pump having piezoelectric ceramics from the viewpoints of driving power and size.

このような構成において、燃料収容部１３に収容された燃料は、ポンプ１９により流路３６を移送され、燃料分配機構３１に供給される。そして、燃料分配機構３１から放出された燃料は、発電部２０のアノード（燃料極）２２に供給される。発電部２０内において、燃料はアノードガス拡散層２２ｂで拡散されアノード触媒層２２ａに供給される。燃料としてメタノール燃料を用いた場合、アノード触媒層２２ａで下記（１）式に示すメタノールの内部改質反応が生じる。   In such a configuration, the fuel stored in the fuel storage unit 13 is transferred through the flow path 36 by the pump 19 and supplied to the fuel distribution mechanism 31. The fuel discharged from the fuel distribution mechanism 31 is supplied to the anode (fuel electrode) 22 of the power generation unit 20. In the power generation unit 20, the fuel is diffused in the anode gas diffusion layer 22b and supplied to the anode catalyst layer 22a. When methanol fuel is used as the fuel, an internal reforming reaction of methanol shown in the following formula (1) occurs in the anode catalyst layer 22a.

なお、メタノール燃料として純メタノールを使用した場合には、カソード触媒層２４ｂで生成した水や電解質膜２３中の水をメタノールと反応させて下記（ｌ）式の内部改質反応を生起させる。あるいは、水を必要としない他の反応機構により内部改質反応を生じさせる。   When pure methanol is used as the methanol fuel, the water generated in the cathode catalyst layer 24b and the water in the electrolyte membrane 23 are reacted with methanol to cause the internal reforming reaction of the following formula (l). Alternatively, the internal reforming reaction is caused by another reaction mechanism that does not require water.

ＣＨ３ＯＨ＋Ｈ２Ｏ − ＣＯ２十６Ｈ＋＋６ｅ− …（１）
この反応で生成した電子（ｅ−）は集電体を経由して外部に導かれ、いわゆる出力として負荷側に供給された後、カソード（空気極）２４に導かれる。また、（１）式の内部改質反応で生成したプロトン（Ｈ＋）は電解質膜２３を経てカソード２４に導かれる。カソード２４には酸化剤として空気が供給される。カソード２４に到達した電子（ｅ−）とプロトン（Ｈ＋）は、カソード触媒層２４ｂで空気中の酸素と下記（２）式にしたがって反応し、この反応に伴って水が生成される。
６ｅ−＋６Ｈ＋＋（３／２）Ｏ２ − ３Ｈ２Ｏ …（２） CH 3 OH + H 2 O - CO 2 tens 6H + + 6e - ... (1 )
Electrons (e − ) generated by this reaction are led to the outside via a current collector, supplied as so-called output to the load side, and then led to the cathode (air electrode) 24. Further, protons (H + ) generated by the internal reforming reaction of the formula (1) are guided to the cathode 24 through the electrolyte membrane 23. Air is supplied to the cathode 24 as an oxidant. Electrons (e − ) and protons (H + ) that have reached the cathode 24 react with oxygen in the air in the cathode catalyst layer 24b according to the following equation (2), and water is generated with this reaction.
6e − + 6H + + (3/2) O 2 −3H 2 O (2)

図４は、第１の実施形態に係る燃料電池システムの概略構成を示した図である。図５は、第１の実施形態に係る燃料電池システム１の起動時の出力電力（出力電流）と時間との関係の一例を示した図である。以下、図４および図５を用いて第１の実施形態に係る燃料電池システム１の動作について説明する。   FIG. 4 is a diagram showing a schematic configuration of the fuel cell system according to the first embodiment. FIG. 5 is a diagram illustrating an example of the relationship between the output power (output current) and the time when the fuel cell system 1 according to the first embodiment is started. Hereinafter, the operation of the fuel cell system 1 according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 4 and 5.

燃料電池システム１の起動後に燃料が化学反応を起こし電力または電流の供給が安定するまでには時間が掛る。そこで、この第１の実施形態に係る燃料電池システム１では、発電部２０から供給される電圧または電流が安定するまで、リチウムイオン電池１５１から電力または電流を補う構成としている。なお、以下では、簡単のため「電力または電流」を単に「電力」と記載して説明を行う。すなわち、以下の説明で「電力」と記載している場合「電力または電流」を意味する。   After the fuel cell system 1 is started, it takes time until the fuel undergoes a chemical reaction and the supply of power or current is stabilized. Therefore, the fuel cell system 1 according to the first embodiment is configured to supplement the power or current from the lithium ion battery 151 until the voltage or current supplied from the power generation unit 20 is stabilized. In the following description, “power or current” is simply described as “power” for the sake of simplicity. That is, when “power” is described in the following description, it means “power or current”.

図４に示すように、ＤＣ／ＤＣコンバータ１６は、比較部１６１、スイッチング部１６２（第１の制御部）を具備する。出力電力検出部１４は、電力検出部１４１（第１の検出部）およびスイッチＳ１を具備する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１７は、スイッチング部１７１、電力検出部１７２（第２の検出部）を具備する。   As shown in FIG. 4, the DC / DC converter 16 includes a comparison unit 161 and a switching unit 162 (first control unit). The output power detection unit 14 includes a power detection unit 141 (first detection unit) and a switch S1. The DC / DC converter 17 includes a switching unit 171 and a power detection unit 172 (second detection unit).

発電部２０で発電された電力は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１７を介して出力電力検出部１４へ入力される。また、ＬＩＢ充放電部１５（蓄電素子）から供給される電力は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１６を介して出力電力検出部１４へ入力される。発電部２０から入力された電力とＬＩＢ充放電部１５から入力された電力は、出力電力検出部１４で合成された後、端子Ａへ接続されている外部機器（負荷）に供給される。   The power generated by the power generation unit 20 is input to the output power detection unit 14 via the DC / DC converter 17. The power supplied from the LIB charge / discharge unit 15 (storage element) is input to the output power detection unit 14 via the DC / DC converter 16. The power input from the power generation unit 20 and the power input from the LIB charging / discharging unit 15 are combined by the output power detection unit 14 and then supplied to an external device (load) connected to the terminal A.

ＤＣ／ＤＣコンバータ１６のスイッチング部１６２は、自己が具備するＦＥＴ（Field Effect Transistor）Ｑ１をＯＮ／ＯＦＦしてＤｕｔｙ比を変化させることにより、ＬＩＢ充放電部１５から供給される電力と、発電部２０から供給される電力との合計が所定の値となるように、ＬＩＢ充放電部１５から出力電力検出部１４へ入力される電力を制御する。   The switching unit 162 of the DC / DC converter 16 includes an electric power supplied from the LIB charging / discharging unit 15 by turning on / off a FET (Field Effect Transistor) Q1 included therein and changing a duty ratio, and a power generation unit. The electric power input from the LIB charging / discharging unit 15 to the output electric power detection unit 14 is controlled so that the total of the electric power supplied from 20 becomes a predetermined value.

比較部１６１は、出力電力検出部１４の電力検出部１４１で検出される電力値に対応する電圧から基準電圧Ｖｒ１を引いた差分を出力する。スイッチング部１６２は、比較部１６１から出力される差分電圧が０となるようにＦＥＴＱ１のＤｕｔｙ比を変化させる。 The comparison unit 161 outputs a difference obtained by subtracting the reference voltage V r1 from the voltage corresponding to the power value detected by the power detection unit 141 of the output power detection unit 14. The switching unit 162 changes the duty ratio of the FET Q1 so that the differential voltage output from the comparison unit 161 becomes zero.

具体的には、スイッチング部１６２は、比較部１６１から出力される差分電圧が負の値である場合、ＦＥＴＱ１のＤｕｔｙ比が低くなるよう制御する。つまり、比較部１６１から出力される差分電圧が負の値である場合、リチウムイオン電池１５１から供給される電力と、発電部２０から供給される電力との合計が所定の値に達していないことを意味する。   Specifically, the switching unit 162 controls the duty ratio of the FET Q1 to be low when the differential voltage output from the comparison unit 161 is a negative value. That is, when the differential voltage output from the comparison unit 161 is a negative value, the sum of the power supplied from the lithium ion battery 151 and the power supplied from the power generation unit 20 does not reach a predetermined value. Means.

そこで、スイッチング部１６２は、比較部１６１から出力される差分電圧が負の値である場合には、ＦＥＴＱ１のＤｕｔｙ比が低くなるよう制御して、ＬＩＢ充放電部１５から出力電力検出部１４へ供給される電力を増大させる。   Therefore, when the differential voltage output from the comparison unit 161 is a negative value, the switching unit 162 controls the FET Q1 so that the duty ratio is low, and the LIB charging / discharging unit 15 transfers to the output power detection unit 14. Increase the power supplied.

また、スイッチング部１６２は、比較部１６１から出力される差分電圧が正の値である場合、ＦＥＴＱ１のＤｕｔｙ比が高くなるよう制御する。つまり、比較部１６１から出力される差分電圧が正の値である場合、リチウムイオン電池１５１から供給される電力と、発電部２０から供給される電力との合計が所定の値を超えていることを意味する。   Further, when the differential voltage output from the comparison unit 161 is a positive value, the switching unit 162 controls the duty ratio of the FET Q1 to be high. That is, when the differential voltage output from the comparison unit 161 is a positive value, the sum of the power supplied from the lithium ion battery 151 and the power supplied from the power generation unit 20 exceeds a predetermined value. Means.

そこで、スイッチング部１６２は、比較部１６１から出力される差分電圧が正の値である場合には、ＦＥＴＱ１のＤｕｔｙ比が高くなるよう制御して、ＬＩＢ充放電部１５から出力電力検出部１４へ供給される電力を減少させる。   Therefore, when the differential voltage output from the comparison unit 161 is a positive value, the switching unit 162 performs control so that the duty ratio of the FET Q1 is increased, and the LIB charge / discharge unit 15 to the output power detection unit 14. Reduce the power supplied.

ＤＣ／ＤＣコンバータ１７のスイッチング部１７１は、自己が具備するＦＥＴ（Field Effect Transistor）Ｑ２をＯＮ／ＯＦＦしてＤｕｔｙ比を変化させることにより、発電部２０から供給される電力の電圧が所定の値となるように昇圧する。電力検出部１７２は、発電部２０から供給される電力値を検出する。   The switching unit 171 of the DC / DC converter 17 turns on / off a FET (Field Effect Transistor) Q2 included in the DC / DC converter 17 to change the duty ratio, whereby the voltage of power supplied from the power generation unit 20 is a predetermined value. Boost the pressure so that The power detection unit 172 detects the power value supplied from the power generation unit 20.

制御部１１（第２の制御部）は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１７の電力検出部１７２で検出される電力値を監視する。そして、電力検出部１７２で検出される電力値が所定の値（第３の値）になった場合、制御部１１は、発電部２０が立ち上がったと判断して出力電力検出部１４のスイッチＳ１（第２のスイッチ）をＯＦＦする。   The control unit 11 (second control unit) monitors the power value detected by the power detection unit 172 of the DC / DC converter 17. And when the electric power value detected by the electric power detection part 172 becomes a predetermined value (3rd value), the control part 11 judges that the electric power generation part 20 started, and switch S1 (the output electric power detection part 14) ( Turn off the second switch.

図５は、第１の実施形態に係る燃料電池システム１の起動時の出力電力（出力電流）と時間との関係の一例を示した図である。図５の縦軸は、リチウムイオン電池１５１から供給される電力と、発電部２０から供給される電力とを合計した電力を示している。また図５の横軸は、燃料電池システム１の起動からの経過時間を示している。   FIG. 5 is a diagram illustrating an example of the relationship between the output power (output current) and the time when the fuel cell system 1 according to the first embodiment is started. The vertical axis in FIG. 5 indicates the total power of the power supplied from the lithium ion battery 151 and the power supplied from the power generation unit 20. Further, the horizontal axis of FIG. 5 indicates the elapsed time since the start of the fuel cell system 1.

図５に示すように、ＤＣ／ＤＣコンバータ１６のスイッチング部１６２は、比較部１６１から出力される差分電圧に応じてリチウムイオン電池１５１から供給される電力と、発電部２０から供給される電力との合計が所定の値Ｗ１となるようにＦＥＴＱ１のＤｕｔｙ比を制御する。なお、所定の値Ｗ１として、発電部２０の出力が安定した際の電力値の値を用いるとよい。   As shown in FIG. 5, the switching unit 162 of the DC / DC converter 16 includes power supplied from the lithium ion battery 151 according to the differential voltage output from the comparison unit 161, and power supplied from the power generation unit 20. The duty ratio of the FET Q1 is controlled so that the sum of the two becomes a predetermined value W1. In addition, it is good to use the value of the electric power value when the output of the electric power generation part 20 is stabilized as predetermined value W1.

そして、時間Ｔ１で、ＤＣ／ＤＣコンバータ１７の電力検出部１７２で検出される電力値が所定の値Ｗ１になった場合、制御部１１は、発電部２０が立ち上がったと判断して電力検出部１４のスイッチＳ１をＯＦＦする。以後は、発電部２０から電力が端子Ａに接続された外部機器へ供給される。   When the power value detected by the power detection unit 172 of the DC / DC converter 17 reaches a predetermined value W1 at time T1, the control unit 11 determines that the power generation unit 20 has started up and determines the power detection unit 14. The switch S1 is turned off. Thereafter, power is supplied from the power generation unit 20 to an external device connected to the terminal A.

以上のように、この第１実施形態に係る燃料電池システム１は、リチウムイオン電池１５１から供給される電力と、発電部２０から供給される電力とを合計した電力値をモニタし、この電力値が所定の値Ｗ１となるように、リチウムイオン電池１５１から供給する電力を制御している。   As described above, the fuel cell system 1 according to the first embodiment monitors the power value obtained by summing the power supplied from the lithium ion battery 151 and the power supplied from the power generation unit 20, and this power value. The electric power supplied from the lithium ion battery 151 is controlled so that becomes a predetermined value W1.

このため、燃料電池システム１を起動後、直ぐに端子Ａに接続された外部機器へ安定して電力を供給することができる。このため、燃料電池システム１を起動後、実際に起動したかどうかを直ぐに確認できる。また、燃料電池システム１を起動後、直ぐに外部機器を動作できる。   For this reason, power can be stably supplied to the external device connected to the terminal A immediately after starting the fuel cell system 1. For this reason, it can be confirmed immediately after starting the fuel cell system 1 whether it actually started. In addition, the external device can be operated immediately after the fuel cell system 1 is activated.

（第２の実施形態）
第１の実施形態では、燃料電池システム１に起動後、直ぐに所定の電力または電流Ｗ１を供給する実施形態について説明した。しかしながら、第１の実施形態に係る燃料電池システム１は、リチウムイオン電池１５１から供給する電力または電流が大きいため、ＬＩＢ充放電部１５に容量の大きいリチウムイオン電池１５１を具備する必要がある。 (Second Embodiment)
In the first embodiment, the embodiment has been described in which predetermined power or current W1 is supplied to the fuel cell system 1 immediately after activation. However, since the power or current supplied from the lithium ion battery 151 is large, the fuel cell system 1 according to the first embodiment needs to include the lithium ion battery 151 having a large capacity in the LIB charging / discharging unit 15.

この第２の実施形態では、燃料電池システム２に起動後にＬＩＢ充放電部１５から供給する電力または電流を一定の値に抑制した実施形態について説明する。この第２の実施形態に係る燃料電池システム２では、ＬＩＢ充放電部１５から供給する電力または電流を抑制しているため、リチウムイオン電池１５１の容量を小さくできる。   In the second embodiment, an embodiment will be described in which the power or current supplied from the LIB charging / discharging unit 15 to the fuel cell system 2 after startup is suppressed to a constant value. In the fuel cell system 2 according to the second embodiment, since the power or current supplied from the LIB charging / discharging unit 15 is suppressed, the capacity of the lithium ion battery 151 can be reduced.

図６は、第２の実施形態に係る燃料電池システム２の概略構成を示した図である。図７は、第２の実施形態に係る燃料電池システム２の起動時の出力電力（出力電流）と時間との関係の一例を示した図である。以下、図６および図７を用いて第２の実施形態に係る燃料電池システム２の構成および動作について説明する。   FIG. 6 is a diagram showing a schematic configuration of the fuel cell system 2 according to the second embodiment. FIG. 7 is a diagram showing an example of the relationship between the output power (output current) and the time when the fuel cell system 2 according to the second embodiment is started. Hereinafter, the configuration and operation of the fuel cell system 2 according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. 6 and 7.

なお、図４で説明した構成要素と同一の構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。また、第１の実施形態と同様に、以下では、簡単のため「電力または電流」を単に「電力」と記載して説明を行う。すなわち、以下の説明で「電力」と記載している場合「電力または電流」を意味する。   Note that the same components as those described in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. Similarly to the first embodiment, in the following description, “power or current” is simply described as “power” for the sake of simplicity. That is, when “power” is described in the following description, it means “power or current”.

図６に示すように、ＤＣ／ＤＣコンバータ１６Ａは、比較部１６１、スイッチング部１６２（第１の制御部）、電力検出部１６３、比較部１６４およびスイッチＳ２を具備する。   As illustrated in FIG. 6, the DC / DC converter 16A includes a comparison unit 161, a switching unit 162 (first control unit), a power detection unit 163, a comparison unit 164, and a switch S2.

電力検出部１６３（第２の検出部）は、ＬＩＢ充放電部１５（蓄電素子）から供給される電力値を検出する。比較部１６４は、電力検出部１６３で検出される電力値に対応する電圧から基準電圧Ｖｒ２を引いた差分を出力する。ここで、図６に示すＤＣ／ＤＣコンバータ１６ＡのスイッチＳ２（第１のスイッチ）は、初め端子ａ側に接続されている。このため、スイッチング部１６２は、ＬＩＢ充放電部１５から供給される電力が一定の値となるように、ＦＥＴＱ１のＤｕｔｙ比を制御する。 The power detection unit 163 (second detection unit) detects the power value supplied from the LIB charging / discharging unit 15 (storage element). The comparison unit 164 outputs a difference obtained by subtracting the reference voltage V r2 from the voltage corresponding to the power value detected by the power detection unit 163. Here, the switch S2 (first switch) of the DC / DC converter 16A shown in FIG. 6 is first connected to the terminal a side. For this reason, the switching unit 162 controls the duty ratio of the FET Q1 so that the power supplied from the LIB charging / discharging unit 15 has a constant value.

制御部１１（第２の制御部）は、出力電力検出部１４の電力検出部１４１から入力される電力値が所定の値に達すると、スイッチＳ２の接続先を端子ａから端子ｂへ切換える。すると、スイッチング部１６２は、比較部１６１から出力される差分電圧に基づいて、リチウムイオン電池１５１から供給される電力と、発電部２０から供給される電力との合計が所定の電力値となるようにＦＥＴＱ１のＤｕｔｙ比を制御する。   When the power value input from the power detection unit 141 of the output power detection unit 14 reaches a predetermined value, the control unit 11 (second control unit) switches the connection destination of the switch S2 from the terminal a to the terminal b. Then, based on the differential voltage output from the comparison unit 161, the switching unit 162 causes the total of the power supplied from the lithium ion battery 151 and the power supplied from the power generation unit 20 to be a predetermined power value. The duty ratio of the FET Q1 is controlled.

制御部１１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１７の電力検出部１７２で検出される電力値を監視する。そして、電力検出部１７２で検出される電力値が所定の値になった場合、制御部１１は、発電部２０が立ち上がったと判断して出力電力検出部１４のスイッチＳ１（第２のスイッチ）をＯＦＦする。   The control unit 11 monitors the power value detected by the power detection unit 172 of the DC / DC converter 17. And when the electric power value detected by the electric power detection part 172 becomes a predetermined value, the control part 11 judges that the electric power generation part 20 started up and switches the switch S1 (second switch) of the output electric power detection part 14. Turn off.

図７は、第２の実施形態に係る燃料電池システム２の起動時の出力電力と時間との関係の一例を示した図である。図７の縦軸は、ＬＩＢ充電部１５から供給される電力と、発電部２０から供給される電力とを合計した値を示している。また図７の横軸は、燃料電池システム２の起動からの経過時間を示している。   FIG. 7 is a diagram showing an example of the relationship between the output power and time when the fuel cell system 2 according to the second embodiment is started. The vertical axis in FIG. 7 indicates the total value of the power supplied from the LIB charging unit 15 and the power supplied from the power generation unit 20. In addition, the horizontal axis of FIG. 7 indicates the elapsed time from the start of the fuel cell system 2.

図７に示すように、ＤＣ／ＤＣコンバータ１６Ａのスイッチング部１６２は、初めＬＩＢ充放電部１５から入力される電力が所定の値となるようにＦＥＴＱ１のＤｕｔｙ比を制御する。そして、時間Ｔ１で出力電力検出部１４の電力検出部１４１から入力される電圧値が所定の値Ｗ１に達すると、制御部１１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１６ＡのスイッチＳ２の接続先を端子ａから端子ｂへ切換える。   As shown in FIG. 7, the switching unit 162 of the DC / DC converter 16A controls the duty ratio of the FET Q1 so that the power input from the LIB charging / discharging unit 15 first becomes a predetermined value. When the voltage value input from the power detection unit 141 of the output power detection unit 14 reaches a predetermined value W1 at time T1, the control unit 11 connects the connection destination of the switch S2 of the DC / DC converter 16A from the terminal a. Switch to terminal b.

スイッチング部１６２は、比較部１６１の比較結果に基づいて、ＬＩＢ充電部１５から供給される電力と、発電部２０から供給される電力との合計が所定の値Ｗ１となるようにＦＥＴＱ１のＤｕｔｙ比を制御する。   Based on the comparison result of the comparison unit 161, the switching unit 162 sets the duty ratio of the FET Q1 so that the sum of the power supplied from the LIB charging unit 15 and the power supplied from the power generation unit 20 becomes a predetermined value W1. To control.

そして、時間Ｔ２で、ＤＣ／ＤＣコンバータ１７の電力検出部１７２で検出される電力値が所定の値Ｗ１に達すると、制御部１１は、発電部２０が立ち上がったと判断して出力電力検出部１４のスイッチＳ１をＯＦＦする。以後は、発電部２０から電力が端子Ａに接続された外部機器へ供給される。   When the power value detected by the power detection unit 172 of the DC / DC converter 17 reaches a predetermined value W1 at time T2, the control unit 11 determines that the power generation unit 20 has started up, and the output power detection unit 14 The switch S1 is turned off. Thereafter, power is supplied from the power generation unit 20 to an external device connected to the terminal A.

図８は、第２の実施形態に係る燃料電池システム２の起動時の出力電力と時間との関係の他の例を示した図である。図８の縦軸は、リチウムイオン電池１５１から供給される電力と、発電部２０から供給される電力とを合計した値を示している。また図８の横軸は、燃料電池システム２の起動からの経過時間を示している。   FIG. 8 is a diagram showing another example of the relationship between the output power and time when the fuel cell system 2 according to the second embodiment is started. The vertical axis in FIG. 8 indicates the total value of the power supplied from the lithium ion battery 151 and the power supplied from the power generation unit 20. Further, the horizontal axis of FIG. 8 indicates the elapsed time from the start of the fuel cell system 2.

図７に示した例では、所定の値Ｗ２を、発電部２０の出力電圧が安定した際の値Ｗ１とした場合を示した。この図８に示した例では、制御部１１は、出力電力検出部１４の電力検出部１４１から入力される電圧値が所定の値Ｗ２に達すると、ＤＣ／ＤＣコンバータ１６ＡのスイッチＳ２の接続先を端子ａから端子ｂへ切換える例を示している。   In the example shown in FIG. 7, a case where the predetermined value W2 is the value W1 when the output voltage of the power generation unit 20 is stabilized is shown. In the example shown in FIG. 8, when the voltage value input from the power detection unit 141 of the output power detection unit 14 reaches a predetermined value W2, the control unit 11 connects the switch S2 of the DC / DC converter 16A. Is switched from terminal a to terminal b.

ここで、所定の値Ｗ２は、所定の値Ｗ１の半分程度とする。なお、リチウムイオン電池１５１から供給される電力と、発電部２０から供給される電力との合計が所定の値Ｗ２となるようにＦＥＴＱ１のＤｕｔｙ比を制御するためには、比較部１６１へ入力される基準電圧Ｖｒ１の値を変更すればよい。 Here, the predetermined value W2 is about half of the predetermined value W1. In order to control the duty ratio of the FET Q1 so that the sum of the power supplied from the lithium ion battery 151 and the power supplied from the power generation unit 20 becomes a predetermined value W2, it is input to the comparison unit 161. The value of the reference voltage V r1 may be changed.

以上のように、この第２の実施形態に係る燃料電池システム２では、燃料電池システム２の起動後にリチウムイオン電池１５１から供給する電力を一定の値に抑制している。このため、第１の実施形態に係る燃料電池システム１に比べて、リチウムイオン電池１５１の容量を小さくできる。   As described above, in the fuel cell system 2 according to the second embodiment, the power supplied from the lithium ion battery 151 after activation of the fuel cell system 2 is suppressed to a constant value. For this reason, the capacity | capacitance of the lithium ion battery 151 can be made small compared with the fuel cell system 1 which concerns on 1st Embodiment.

なお、燃料電池システム２の起動後にリチウムイオン電池１５１から供給する電力を一定の値に抑制しているため、燃料電池システム２を起動後、直ぐに外部機器を動作させることは難しい。しかし、外部機器のＬＥＤ等を点灯させる程度の電力を安定して端子Ａへ接続された外部機器へ供給しているため、燃料電池システム２を起動後、実際に起動したかどうかを直ぐに確認できる。   In addition, since the electric power supplied from the lithium ion battery 151 is suppressed to a constant value after the fuel cell system 2 is activated, it is difficult to operate an external device immediately after the fuel cell system 2 is activated. However, since the power enough to turn on the LED of the external device is stably supplied to the external device connected to the terminal A, it can be confirmed immediately after starting the fuel cell system 2 whether or not it has actually started. .

（その他の実施形態）
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。例えば、第１、第２の実施形態では、電力検出部により電力値を検出しているが、電流検出部により電流を検出するように構成してもよい。この場合、比較部１６１、１６５は、電流検出部により検出される電流値を、基準電流と比較することとなる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。 (Other embodiments)
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. For example, in the first and second embodiments, the power value is detected by the power detection unit. However, the current value may be detected by the current detection unit. In this case, the comparison units 161 and 165 compare the current value detected by the current detection unit with the reference current. In addition, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of components disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.

１，２…燃料電池システム、１１…制御部（第２の制御部）、１２…補器制御部、１３…燃料収容部、１４…出力電力検出部、１５…ＬＩＢ充放電部（蓄電素子）、１６，１７…ＤＣ／ＤＣコンバータ、１８…バルブ、１９…ポンプ、２０…発電部、２２…アノード、２３…電解質膜、２４…カソード、２５…カバープレート、２６…Ｏリング、３１…燃料分配機構、３２…燃料分配板、３３…燃料排出口、３４…空隙部、３５…燃料注入口、３６…流路、１４１，１７２，１６４…電力検出部（第１、第３、第２の検出部）、１５１…リチウムイオン電池、１６１，１６５…比較部、１６２…スイッチング部（第１の制御部）。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 2 ... Fuel cell system, 11 ... Control part (2nd control part), 12 ... Auxiliary device control part, 13 ... Fuel accommodating part, 14 ... Output electric power detection part, 15 ... LIB charge / discharge part (electric storage element) , 16, 17 ... DC / DC converter, 18 ... valve, 19 ... pump, 20 ... power generation unit, 22 ... anode, 23 ... electrolyte membrane, 24 ... cathode, 25 ... cover plate, 26 ... O-ring, 31 ... fuel distribution Mechanism, 32 ... Fuel distribution plate, 33 ... Fuel discharge port, 34 ... Air gap, 35 ... Fuel injection port, 36 ... Flow path, 141, 172, 164 ... Power detection unit (first, third, second detection Part), 151 ... lithium ion battery, 161, 165 ... comparison part, 162 ... switching part (first control part).

Claims (4)

燃料供給により発電するとともに、前記発電による電力または電流を負荷に供給する燃料電池本体と、
内部電源として用いられるとともに、起動時に前記負荷へ電力または電流を供給する蓄電素子と、
前記蓄電素子および前記燃料電池本体から前記負荷へ供給される電力値または電流値の合計を検出する第１の検出部と、
前記第１の検出部で検出される電力値または電流値が第１の値となるよう前記蓄電素子から前記負荷へ供給される電力または電流値を制御する第１の制御部と、
を具備することを特徴とする燃料電池システム。 A fuel cell body that generates power by supplying fuel and supplies power or current generated by the power generation to a load;
A power storage element that is used as an internal power supply and that supplies power or current to the load at startup,
A first detection unit that detects a total of electric power value or current value supplied from the power storage element and the fuel cell main body to the load;
A first control unit that controls the power or current value supplied from the power storage element to the load so that the power value or current value detected by the first detection unit becomes a first value;
A fuel cell system comprising: 前記蓄電素子から前記負荷へ供給される電力値または電流値を検出する第２の検出部と、
前記第１の制御部の接続先を前記第１の検出部または前記第２の検出部との間で切換える第１のスイッチと、
前記第１の検出部で検出される電力値または電流値が第２の値になると、前記第１のスイッチの接続先を前記第１の検出部から前記第２の検出部へ切換える第２の制御部と、
をさらに具備し、
前記第１の制御部は、前記第１のスイッチの接続先に応じて、前記第１の検出部または前記第２の検出部で検出される電力値または電流値が前記第１の値または前記第２の値となるように前記蓄電素子から前記負荷へ供給される電力または電流値を制御することを特徴とする請求項１に記載の燃料電池システム。 A second detection unit that detects a power value or a current value supplied from the power storage element to the load;
A first switch for switching a connection destination of the first control unit between the first detection unit or the second detection unit;
When the power value or current value detected by the first detection unit becomes the second value, the second switch for switching the connection destination of the first switch from the first detection unit to the second detection unit A control unit;
Further comprising
The first control unit is configured such that the power value or the current value detected by the first detection unit or the second detection unit is the first value or the first detection unit according to a connection destination of the first switch. 2. The fuel cell system according to claim 1, wherein the power or current value supplied from the power storage element to the load is controlled to be a second value. 前記燃料電池本体から前記負荷へ供給される電力値または電流を検出する第３の検出部と、
前記蓄電素子と前記負荷との間に配置され、前記蓄電素子から前記負荷への電力または電流の供給を遮断する第２のスイッチと、
をさらに具備し、
前記第２の制御部は、前記第３の検出部で検出される電力値または電流値が第３の値になると、前記第２のスイッチをオフして前記蓄電素子から前記負荷への電力または電流の供給を遮断することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の燃料電池システム。 A third detection unit for detecting a power value or current supplied from the fuel cell main body to the load;
A second switch disposed between the power storage element and the load and configured to cut off a supply of power or current from the power storage element to the load;
Further comprising
When the power value or current value detected by the third detection unit reaches a third value, the second control unit turns off the second switch and supplies power from the power storage element to the load or The fuel cell system according to claim 1 or 2, wherein supply of electric current is cut off. 燃料供給により発電するとともに、前記発電による電力または電流を負荷に供給する燃料電池本体と、内部電源として用いられるとともに、起動時に前記負荷へ電力または電流を供給する蓄電素子とを備えた燃料電池システムの制御方法であって、
前記蓄電素子および前記燃料電池本体から前記負荷へ供給される電力値または電流値を検出するステップと、
前記第１の検出部で検出される電力値または電流値が第１の値となるよう前記蓄電素子から前記負荷へ供給される電力または電流を制御するステップと、
を具備することを特徴とする燃料電池システムの制御方法。 A fuel cell system comprising: a fuel cell main body that generates power by supplying fuel and supplies power or current generated by the power generation to a load; and a storage element that is used as an internal power source and supplies power or current to the load at startup Control method,
Detecting a power value or a current value supplied from the power storage element and the fuel cell main body to the load;
Controlling the power or current supplied from the power storage element to the load so that the power value or current value detected by the first detection unit becomes a first value;
A control method for a fuel cell system, comprising:
JP2009093759A 2009-04-08 2009-04-08 Fuel cell system, and control method therefor Withdrawn JP2010244919A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009093759A JP2010244919A (en) 2009-04-08 2009-04-08 Fuel cell system, and control method therefor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009093759A JP2010244919A (en) 2009-04-08 2009-04-08 Fuel cell system, and control method therefor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2010244919A true JP2010244919A (en) 2010-10-28

Family

ID=43097706

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009093759A Withdrawn JP2010244919A (en) 2009-04-08 2009-04-08 Fuel cell system, and control method therefor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2010244919A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20190088960A1 (en) * 2014-11-07 2019-03-21 Hyundai Motor Company Control method and system of fuel cell system
JP7438255B2 (en) 2022-03-31 2024-02-26 本田技研工業株式会社 Power system, control method, and program

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20190088960A1 (en) * 2014-11-07 2019-03-21 Hyundai Motor Company Control method and system of fuel cell system
US11329302B2 (en) * 2014-11-07 2022-05-10 Hyundai Motor Company Control method and system of fuel cell system
JP7438255B2 (en) 2022-03-31 2024-02-26 本田技研工業株式会社 Power system, control method, and program

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2009087741A (en) Degradation detection device of fuel cell and fuel cell system
WO2010013711A1 (en) Fuel cell system and electronic device
JP2008218236A (en) Fuel cell system and electronic equipment
JP2008293856A (en) Fuel cell
JP2010165601A (en) Fuel cell system, and electronic equipment
WO2010013709A1 (en) Fuel cell system, and electronic device
JP2010244919A (en) Fuel cell system, and control method therefor
JP5258203B2 (en) Fuel cell system and electronic device
JP2010239701A (en) Fuel cell system and piezoelectric pumping device
JP5617218B2 (en) Fuel cell
JP2010238408A (en) Fuel cell system, and valve device
WO2008068886A1 (en) Fuel battery
JPWO2008068887A1 (en) Fuel cell
WO2011016400A1 (en) Fuel cell
WO2010013714A1 (en) Fuel cell system and charging device
WO2009139334A1 (en) Fuel cartridge and fuel cell system
JP2010033904A (en) Fuel cell system and electronic equipment
JP5025288B2 (en) Fuel cell system and electronic device
JP5556123B2 (en) Fuel cell system
JP2011023198A (en) Fuel cell system and charging device
JP2011023218A (en) Fuel cell
JP2010033898A (en) Fuel cell system and electronic equipment
JP2010033899A (en) Fuel cell system and electronic device
JP2008282626A (en) Fuel cell system and electronic equipment
WO2011024386A1 (en) Fuel cell

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20120703