JP5344223B2 - 燃料電池システムおよび電子機器 - Google Patents

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Description

本発明は、燃料電池および二次電池を含んで構成された燃料電池システム、およびそのような燃料電池システムを備えた電子機器に関する。
従来、燃料電池は、発電効率が高く、有害物質を排出しないため、産業用や家庭用の発電装置として、あるい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。また、近年では、乗用車、バス、トラック等の車両用の動力源としての開発が進んでいる。このような燃料電池は、アルカリ水溶液型、リン酸型、溶融炭酸塩型、固体酸化物型および直接型メタノールなどの種類に分類される。中でも、ダイレクトメタノール固体高分子電解質型燃料電池（ＤＭＦＣ；Direct Methanol Fuel Cell）は、燃料水素源としてメタノールを用いることによって高エネルギー密度化することができ、また改質器が不要であり小型化が可能となっている。したがって、このようなＤＭＦＣでは、小型携帯用燃料電池向けに研究が進められている。
ＤＭＦＣでは、固体高分子電解質膜を２枚の電極で挟み、一体化させて接合した単位セルであるＭＥＡ（Membrane Electrode Assembly；膜電極接合体）が使用される。そしてガス拡散電極の一方を燃料電極（負極）とすると共に、その表面に燃料としてのメタノールを供給すると、メタノールが分解されて水素イオン（プロトン）と電子とが生じ、水素イオンが固体高分子電解質膜を透過する。また、ガス拡散電極の他方を酸素電極（正極）とすると共に、その表面に酸化剤ガスとしての空気を供給すると、空気中の酸素と上記水素イオンおよび電子とが結合し、水が生成される。このような電気化学反応により、ＤＭＦＣから起電力が生じるようになっている。
ここで、上記のような燃料の供給量を調整することが可能なアクティブ型燃料電池では、燃料供給を開始してから定常発電状態に至るまでに、一定の時間を要するようになっている。これは、触媒温度の上昇や電解質膜の湿潤化などに時間がかかるためである。したがって、燃料電池がこのような特性を持っているため、電力需要がダイナミックに変化する電子機器を燃料電池単体で直接動作させるのは、非常に困難であった。
そこで、このような問題を解決するため、燃料電池の出力をリチウムイオン電池などの二次電池と並列に接続する方法が提案されている（例えば、特許文献１）。このような構成により、急峻な電力需要の変化に対しては二次電池の充放電で賄うことができるようになることから、燃料電池自身はゆっくりと起動し、その後も定常発電のみを続けていればよいことになる。したがって、このような燃料電池と二次電池とのハイブリッド構成によって、電力需要の変化が激しい電子機器においても、安定に動作させることが可能となる。
特開昭５３−１４３４２号公報
しかしながら、このような二次電池とのハイブリッド構成においても、依然、問題点が残っていた。それは、二次電池そのものの劣化の問題である。すなわち、ハイブリッド構成において使用される二次電池は、基本的には燃料電池からの発電出力を一時的に蓄えるためのものであることから、なるべく小型なものが望ましいと言える。ところが、容量の小さな二次電池を使用すると、必然的に、公称容量に対する最大充放電電流が大きくなってしまう（すなわち、２Ｃや３Ｃといった大電流の充放電となる）。そして、最大充放電電流が大きくなると二次電池を早く劣化させる要因となるため、そのような二次電池の劣化は、ハイブリッドシステムにおける大きな問題となっていた。
具体的には、例えば二次電池の一つであるリチウムイオン電池では、充電電流が大きくなるほど劣化が早く進行することが知られている。この劣化現象は、リチウムイオン電池の負極における充電の際の化学反応（リチウムイオンが、負極材料であるカーボンの層間にインターカレーションする反応）が充電速度に追いつかないため、リチウムイオンが金属リチウムとして析出してしまうことが原因である。なお、このときのインターカレーション反応は低温下でさらに遅くなるため、上記した劣化現象は、特に低温のときに顕著となる。
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、二次電池を含む燃料電池システムにおいて、小型化を図りつつ、温度状況によらずに二次電池の劣化を抑えることが可能な燃料電池システム、およびそのような燃料電池システムを備えた電子機器を提供することにある。
本発明の燃料電池システムは、燃料および酸化剤ガスの供給により発電を行う発電部と、この発電部側へ燃料を供給すると共にこの燃料の供給量が調節可能となっている燃料供給部と、発電部の発電により生じる起電力を蓄電するための二次電池と、この二次電池の温度を検出する温度検出部と、二次電池への充電電流が最大充電電流値よりも小さくなるように、燃料供給部による燃料の供給量を、上記最大充電電流値に対応する最大値以下に調整する制御部とを備えたものである。ここで、この制御部は、温度検出部により検出された二次電池の温度に応じて、上記最大充電電流値を制御するようになっている。
本発明の電子機器は、上記燃料電池システムを備えたものである。
本発明の燃料電池システムおよび電子機器では、発電部の発電により生じた起電力が二次電池に対して蓄電されると共に、この二次電池への充電電流が最大充電電流値よりも小さくなるように、燃料の供給量が、上記最大充電電流値に対応する最大値以下に調整される。これにより、例えば小型な二次電池を用いることによってその二次電池への充電電流が増加するような場合であっても、充電電流が上限値（最大充電電流値）未満に制限される。また、二次電池の温度が検出されると共に、検出された二次電池の温度に応じてこの最大充電電流値が制御されることにより、そのときの温度に応じた充電電流の制限動作が可能となる。
本発明の燃料電池システムおよび電子機器によれば、二次電池への充電電流が最大充電電流値よりも小さくなるように、燃料の供給量を最大充電電流値に対応する最大値以下に調整するようにしたので、例えば小型な二次電池を用いた場合であっても充電電流を上限値（最大充電電流値）未満に制限することができ、二次電池の劣化を抑えることが可能となる。また、この二次電池の温度を検出すると共に、検出した二次電池の温度に応じて上記最大充電電流値を制御するようにしたので、そのときの温度に応じた充電電流の制限動作が可能となり、例えば低温下における二次電池の劣化促進を抑えることができる。よって、二次電池を含む燃料電池システムにおいて、小型化を図りつつ、温度状況によらずに二次電池の劣化を抑えることが可能となる。
本発明の一実施の形態に係る燃料電池システムの全体構成を表すブロック図である。 図１に示した発電部の概略構成例を表す断面図である。 図１に示した発電部の概略構成例を表す平面図である。 気化型の燃料供給方式の概要を説明するための特性図である。 図１に示した発電部の製造方法を説明するための断面図である。 図１に示した発電部の製造方法を説明するための平面図である。 図１に示した制御部による二次電池での検出温度に応じた燃料供給量の調整動作（充電電流の制御動作）について説明するための特性図である。 二次電池におけるサイクル数と放電容量および厚み変化量との関係の一例を表す特性図である。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．実施の形態（二次電池での検出温度に応じた充電電流の制御動作の例）
２．変形例および適用例
＜１．実施の形態＞
［燃料電池システムの全体構成例］
図１は、本発明の一実施の形態に係る燃料電池システム（燃料電池システム５）の全体構成を表すものである。燃料電池システム５は、負荷６を駆動するための電力を出力端子Ｔ２，Ｔ３を介して供給するものである。この燃料供給システム５は、燃料電池１と、２つの電流検出部３１１，３１２と、電圧検出部３２と、昇圧回路３３と、温度検出部３０と、二次電池３４と、制御部３５とから構成されている。
燃料電池１は、発電部１０と、燃料タンク４０と、燃料ポンプ４２とを含んで構成されている。なお、この燃料電池１の詳細構成については、後述する。
発電部１０は、メタノールと酸化剤ガス（例えば、酸素）との反応により発電を行う直接メタノール型の発電部であり、正極（酸素電極）および負極（燃料電極）を有する複数の単位セルを含んで構成されている。なお、この発電部１０の詳細構成については、後述する。
燃料タンク４０は、発電に必要な液体燃料（例えば、メタノールまたはメタノール水溶液）を内蔵するものである。なお、この燃料タンク４０の詳細構成については、後述する。
燃料ポンプ４２は、燃料タンク４０に収容された液体燃料を汲み上げて、発電部１０側へ供給（輸送）するためのポンプであり、燃料の供給量を調節することができるようになっている。また、このような燃料供給ポンプ４２の動作（液体燃料の供給動作）は、後述する制御部３５によって制御されるようになっている。なお、燃料ポンプ４２の詳細構成については、後述する。
電流検出部３１１は、接続ラインＬ１Ｈ上において、発電部１０の正極側と接続点Ｐ１との間に配置されており、発電部１０の発電電流Ｉ１を検出するものである。この電流検出部３１１は、例えば抵抗器を含んで構成されている。なお、このような電流検出部３１１を、接続ラインＬ１Ｌ上（発電部１０の負極側と接続点Ｐ２との間）に配置するようにしてもよい。
電圧検出部３２は、接続ラインＬ１Ｈ上の接続点Ｐ１と、接続ラインＬ１Ｌ上の接続点Ｐ２との間に配置されており、発電部１０の発電電圧Ｖ１を検出するものである。この電圧検出部３２は、例えば抵抗器を含んで構成されている。
昇圧回路３３は、接続ラインＬ１Ｈと、出力ラインＬＯ上の接続点Ｐ３との間に配置されており、発電部１０の発電電圧Ｖ１（直流電圧）を昇圧して、直流電圧Ｖ２を生成する電圧変換部である。この昇圧回路３３は、例えばＤＣ／ＤＣコンバータにより構成されている。
二次電池３４は、出力ラインＬＯ上の接続点Ｐ３と、接地ラインＬＧ（接続ラインＬ１Ｌ）上の接続点Ｐ４との間に配置されており、昇圧回路３３により生成された直流電圧Ｖ２に基づいて蓄電を行うものである。すなわち、この二次電池３４は、発電部１０の発電により生じる起電力を蓄電するためのものである。このような二次電池３４は、例えばリチウムイオン電池などにより構成されている。
電流検出部３１２は、二次電池３４と接続点Ｐ４との間に配置されており、この二次電池３４に対する充電の際の充電電流Ｉ２を検出するものである。この電流検出部３１２も、例えば抵抗器を含んで構成されている。なお、このような電流検出部３１２を、接続点Ｐ３と二次電池３４との間に配置するようにしてもよい。また、この電流検出部３１２が、本発明における「電流検出部」の一具体例に対応する。
温度検出部３０は、二次電池３４の温度（具体的には、二次電池３４の周辺部または近傍の温度）Ｔ１を検出するものであり、例えばサーミスタなどにより構成されている。
制御部３５は、電流検出部３１１，３１２により検出された発電電流Ｉ１および充電電流Ｉ２（検出電流）と、電圧検出部３２により検出された発電電圧（検出電圧）Ｖ１と、温度検出部３０により検出された二次電池３４の温度（検出温度）Ｔ１とに基づいて、燃料ポンプ４２による液体燃料４１の供給量を調整するものである。具体的には、本実施の形態では特に、検出された充電電流Ｉ２と、検出された二次電池３４の温度Ｔ１とを用いて、充電電流Ｉ２が後述する所定の最大充電電流値Ｉmaxよりも小さくなるように、液体燃料４１の供給量を調整するようになっている。このような制御部３５は、例えばマイクロコンピュータなどにより構成されている。なお、制御部３５の詳細動作については、後述する。
［燃料電池の詳細構成例］
次に、図２〜図４を参照して、燃料電池１の詳細構成について説明する。図２および図３は、燃料電池１内の発電部１０における単位セル１０Ａ〜１０Ｆの構成例を表すものであり、図２は、図３におけるＩＩ−ＩＩ線に沿った矢視断面構成に対応する。
単位セル１０Ａ〜１０Ｆは、面内方向に例えば３行×２列に配置されると共に、複数の接続部材２０により電気的に直列に接続された平面積層構造とされている。単位セル１０Ｃ，１０Ｆには、接続部材２０の延長部分である端子２０Ａが取り付けられている。また、単位セル１０Ａ〜１０Ｆの下方には、燃料タンク４０と、燃料ポンプ４２と、ノズル４３と、燃料気化部４４とが設けられている。
単位セル１０Ａ〜１０Ｆは、それぞれ、電解質膜１１を間にして対向配置された燃料電極（負極、アノード電極）１２と酸素電極１３（正極、カソード電極）とを有している。
電解質膜１１は、例えば、スルホン酸基（−ＳＯ3 Ｈ）を有するプロトン伝導材料により構成されている。プロトン伝導材料としては、ポリパーフルオロアルキルスルホン酸系プロトン伝導材料（例えば、デュポン社製「Ｎａｆｉｏｎ（登録商標）」）、ポリイミドスルホン酸などの炭化水素系プロトン伝導材料、またはフラーレン系プロトン伝導材料などが挙げられる。
燃料電極１２および酸素電極１３は、例えば、カーボンペーパーなどよりなる集電体に、白金（Ｐｔ）あるいはルテニウム（Ｒｕ）などの触媒を含む触媒層が形成された構成を有している。触媒層は、例えば、触媒を担持させたカーボンブラックなどの担持体をポリパーフルオロアルキルスルホン酸系プロトン伝導材料などに分散させたものにより構成されている。なお、酸素電極１３には図示しない空気供給ポンプが接続されていてもよいし、接続部材２０に設けられた開口（図示せず）を介して外部と連通し、自然換気により空気すなわち酸素が供給されるようになっていてもよい。
接続部材２０は、二つの平坦部２１，２２の間に屈曲部２３を有しており、一方の平坦部２１において一つの単位セル（例えば、１０Ａ）の燃料電極１２に接し、他方の平坦部２２において隣接する単位セル（例えば、１０Ｂ）の酸素電極１３に接している。この接続部材２０は、隣接する二つの単位セル（例えば、１０Ａ，１０Ｂ）を電気的に直列に接続すると共に、各単位セル１０Ａ〜１０Ｆで発生した電気を集電する集電体としての機能も有している。このような接続部材２０は、例えば、厚みが１５０μｍであり、銅（Ｃｕ），ニッケル（Ｎｉ），チタン（Ｔｉ）またはステンレス鋼（ＳＵＳ）により構成され、金（Ａｕ）または白金（Ｐｔ）等でめっきされていてもよい。また、接続部材２０は、燃料電極１２および酸素電極１３に燃料および空気をそれぞれ供給するための開口（図示せず）を有しており、例えば、エキスパンドメタルなどのメッシュ類や、パンチングメタルなどにより構成されている。なお、屈曲部２３は、予め単位セル１０Ａ〜１０Ｆの厚みに合わせて折曲加工されていてもよいし、接続部材２０が厚み２００μｍ以下のメッシュなど柔軟性を有している場合は製造工程においてたわむことにより形成されるようにしてもよい。このような接続部材２０は、例えば、電解質膜１１の周辺部に設けられたＰＰＳ（ポリフェニレンスルフィド）あるいはシリコーンゴム等の封止材（図示せず）が接続部材２０にネジ締めされることにより、単位セル１０Ａ〜１０Ｆに接合されている。
燃料タンク４０は、例えば、液体燃料４１の増減によっても内部に気泡などが入らずに体積が変化する容器（例えばビニール袋など）と、この容器を覆う直方体形状のケース（構造体）とにより構成されている。この燃料タンク４０には、その中央付近の上方に、燃料タンク４０内の液体燃料４１を吸引してノズル４３から排出させるための燃料ポンプ４２が設けられている。
燃料ポンプ４２は、例えば、圧電体（図示せず）と、この圧電体を支持するための圧電体支持樹脂部（図示せず）と、燃料タンク４０からノズル４３までを接続する配管としての流路（図示せず）とを含んで構成されている。この燃料ポンプ４２は、例えば図４に示したように、１回の動作当りの燃料供給量または燃料供給周期Δｔの変化に応じて、燃料の供給量を調節することができるようになっている。なお、この燃料ポンプ４２が、本発明における「燃料供給部」の一具体例に対応する。
燃料気化部４４は、燃料ポンプ４２により供給された液体燃料を気化させることによって、気体燃料を発電部１０（各単位セル１０Ａ〜１０Ｆ）へ供給するものである。この燃料気化部４４は、例えばステンレス鋼、アルミニウムなどを含む金属や合金、シクロオレフィンコポリマー（ＣＯＣ）などの剛性の高い樹脂材料よりなるプレート（図示せず）上に、燃料の拡散を促進するための拡散部（図示せず）が設けられたものである。拡散部としては、アルミナ、シリカ、酸化チタンなどの無機多孔質材料や樹脂多孔質材料を用いることができる。
ノズル４３は、燃料ポンプ４２の流路（図示せず）によって輸送される燃料の噴出口であり、燃料気化部４４の表面に設けられた拡散部に向けて、燃料を噴出するようになっている。これにより、燃料気化部４４へ輸送された燃料が拡散気化され、発電部１０（各単位セル１０Ａ〜１０Ｆ）に向けて供給される。このノズル４３は、例えば直径０．１ｍｍ〜０．５ｍｍの口径を有している。
［燃料電池システムの製造方法例］
本実施の形態の燃料電池システム５は、例えば次のようにして製造することができる。
まず、上述した材料よりなる電解質膜１１を、上述した材料よりなる燃料電極１２および酸素電極１３の間に挟んで熱圧着することにより、電解質膜１１に燃料電極１２および酸素電極１３を接合し、単位セル１０Ａ〜１０Ｆを形成する。
次いで、上述した材料よりなる接続部材２０を用意し、図５および図６に示したように、６個の単位セル１０Ａ〜１０Ｆを３行×２列に配置し、接続部材２０により電気的に直列に接続する。なお、電解質膜１１の周辺部には上述した材料よりなる封止材（図示せず）を設け、この封止材を接続部材２０の屈曲部２３にネジ締めにより固定する。
そののち、連結された単位セル１０Ａ〜１０Ｆの燃料電極１２側に、液体燃料４１が収容されると共に燃料ポンプ４２およびノズル４３等が設けられた燃料タンク４０を配設することにより、燃料電池１を形成する。そしてこの燃料電池１に対し、上述した電流検出部３１１，３１２、電圧検出部３２、温度検出部３０、昇圧回路３３、二次電池３４および制御部３５をそれぞれ、図１に示したように電気的に接続して取り付ける。以上により、図１〜図３に示した燃料電池システム５が完成する。
［燃料電池システムの作用・効果］
次に、本実施の形態の燃料電池システム５の作用および効果について詳細に説明する。
この燃料電池システム５では、燃料タンク４０に収容される液体燃料が、燃料ポンプ４２によって汲み上げられ、流路（図示せず）を通って燃料気化部４４に到達する。この燃料気化部４４では、ノズル４３によって液体燃料が噴出すると、その表面に設けられた拡散部（図示せず）によって広範囲に拡散される。これにより、液体燃料が自然気化され、気体燃料が発電部１０（具体的には、各単位セル１０Ａ〜１０Ｆの燃料電極１２）に供給される。
一方、発電部１０の酸素電極１３へは、自然換気あるいは空気供給ポンプ（図示せず）によって空気（酸素）が供給される。すると、酸素電極１３では、以下の（１）式に示した反応が起こり、水素イオンと電子とが生成される。この水素イオンは電解質膜１１を通って燃料電極１２へ到達し、燃料電極１２では、以下の（２）式に示した反応が起こり、水と二酸化炭素が生成される。よって、燃料電池１全体としては、以下の（３）式に示した反応が生じ、発電が行われる。
ＣＨ3ＯＨ＋Ｈ2Ｏ → ＣＯ2＋６Ｈ+＋６ｅ- ……（１）
６Ｈ+＋(３／２)Ｏ2＋６ｅ-→ ３Ｈ2Ｏ ……（２）
ＣＨ3ＯＨ＋(３／２)Ｏ2→ ＣＯ2＋２Ｈ2Ｏ ……（３）
これにより、液体燃料４１すなわちメタノールの化学エネルギーの一部が電気エネルギーに変換され、接続部材２０により集電されて、発電部１０から電流（発電電流Ｉ１）として取り出される。この発電電流Ｉ１に基づく発電電圧（直流電圧）Ｖ１は、昇圧回路３３によって昇圧（電圧変換）され、直流電圧Ｖ２となる。この直流電圧Ｖ２は、二次電池３４または負荷（例えば、電子機器本体）へ供給される。そして、二次電池３４へ直流電圧Ｖ２および充電電流Ｉ２が供給されると、これらの電圧・電流に基づいて、発電部１０の発電により生じた起電力が二次電池３４へ蓄電される。また、出力端子Ｔ２，Ｔ３を介して負荷６へ直流電圧Ｖ２が供給されると、負荷６が駆動され、所定の動作がなされる。
このとき、燃料ポンプ４２では、制御部３５による制御によって、１回の動作当りの燃料供給量または燃料供給周期Δｔの変化に応じて、燃料の供給量が調節される。
ここで、小型化を図るため、二次電池３４として容量の小さなものを使用した場合、必然的に、公称容量に対する最大充放電電流が大きくなる（すなわち、２Ｃや３Ｃといった大電流の充放電となる）。そして、そのようにして最大充放電電流が大きくなると、二次電池３４を早く劣化させる要因となってしまう。
具体的には、例えば、二次電池３４がリチウムイオン電池である場合、充電電流Ｉ２が大きくなるほど、劣化が早く進行する。これは、リチウムイオン電池の負極における充電の際の化学反応（リチウムイオンが、負極材料であるカーボンの層間にインターカレーションする反応）が充電速度に追いつかないため、リチウムイオンが金属リチウムとして析出してしまうことが原因である。そして、このようなインターカレーション反応は低温下でさらに遅くなるため、上記した劣化現象は、特に低温のときに顕著となる。
そこで、本実施の形態では、例えば図７に示したように、制御部３５において、電流検出部３１２により検出された充電電流Ｉ２と、温度検出部３０により検出された二次電池３４の温度Ｔ１に基づいて、充電電流Ｉ２（燃料供給量）を調整する。具体的には、制御部３５は、二次電池３４への充電電流Ｉ２が所定の最大充電電流値Ｉmaxよりも小さくなるように、燃料ポンプ４２による液体燃料４１の供給量を調整している（液体燃料４１の供給量が所定の最大値以下となるように調整する）。
これにより、例えば小型な二次電池３４を用いることによってその二次電池３４への充電電流Ｉ２が増加するような場合であっても、充電電流Ｉ２が所定の上限値（上記最大充電電流値Ｉmax）未満に制限される。
また、制御部３５では、同じく図７に示したように、検出された二次電池３４の温度Ｔ１に応じて、上記最大充電電流値Ｉmaxの大きさを制御している。具体的には、二次電池３４の温度Ｔ１が下がるのに従って、最大充電電流値Ｉmaxがより小さくなるように制御する。より具体的には、例えば図７に示したように、二次電池３４の温度Ｔ１が下がるのに従って、最大充電電流値Ｉmaxが指数関数的に小さくなっていくように制御する。これにより、そのときの二次電池３４の温度に応じた充電電流Ｉ２の制限動作が可能となる。
以上のように本実施の形態では、二次電池３４への充電電流Ｉ２が所定の最大充電電流値Ｉmaxよりも小さくなるように液体燃料４１の供給量を調整するようにしたので、例えば小型な二次電池３４を用いた場合であっても充電電流Ｉ２を所定の上限値（最大充電電流値Ｉmax）未満に制限することができ、二次電池３４の劣化を抑えることが可能となる。また、この二次電池３４の温度Ｔ１を検出すると共に、検出した二次電池３４の温度Ｔ１に応じて上記最大充電電流値Ｉmaxを制御するようにしたので、そのときの二次電池３４の温度Ｔ１に応じた充電電流Ｉ２の制限動作が可能となり、例えば低温下における二次電池３４の劣化促進を抑えることができる。よって、二次電池を含む燃料電池システムにおいて、小型化を図りつつ、温度状況によらずに二次電池の劣化を抑えることが可能となる。
また、二次電池３４の温度Ｔ１が下がるのに従って、最大充電電流値Ｉmaxが（指数関数的に）小さくなっていくようにしたので、二次電池３４としてリチウムイオン電池を用いた場合に、低温下における劣化促進を抑えることができる。
（実施例）
ここで、図８は、二次電池３４としてリチウムイオン電池を用いた場合における、サイクル数（回）と、放電容量（ｍＡｈ）およびリチウムイオン電池の厚み変化量ΔＴ（ｍｍ）との関係の一例を表したものである。ここでは、１Ｃ充電および１Ｃ放電を繰り返して行うサイクル試験（図中に示した「１Ｃ１Ｃ」に対応）と、２Ｃ充電および１Ｃ放電を繰り返して行うサイクル試験（図中に示した「２Ｃ１Ｃ」に対応）との２種類のサイクル試験を行っている。ここで、「１Ｃ充電（１Ｃ放電）」とは、例えばリチウムイオン電池の電流容量が１０００ｍＡｈである場合、１時間で充電（放電）が完了するような充電電流（放電電流）（すなわち、１０００ｍＡ）での充電動作（放電動作）のことを意味している。同様に、「２Ｃ充電」とは、例えばリチウムイオン電池の電流容量が１０００ｍＡｈである場合、０．５時間で充電が完了するような充電電流（すなわち、２０００ｍＡ）での充電動作のことを意味している。なお、充電動作はＣＣ−ＣＶ（上限電圧＝４．２Ｖ，０．０５Ｃカット）にて行い、放電動作は３．０Ｖカットにて行っている。
図８により、２Ｃにて充電動作を行う場合（図中の「２Ｃ１Ｃ」）のほうが、１Ｃにて充電動作を行う場合（図中の「１Ｃ１Ｃ」）と比べ、放電容量が著しく下がって劣化すると共に、厚み変化量ΔＴも大きく増えていることが分かる。これにより、充電電流Ｉ２を制限した場合（図中の「１Ｃ１Ｃ」）のほうが、リチウムイオン電池の劣化が抑えられることが確認された。
＜２．変形例および適用例＞
以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明はこの実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。
例えば、上記実施の形態では、制御部３５において、検出された発電電流Ｉ１および充電電流Ｉ２と、発電電圧Ｖ１と、二次電池３４の温度Ｔ１とに基づいて、燃料ポンプ４２による液体燃料の供給量を調整する場合について説明したが、この場合には限られない。具体的には、例えば制御部３５において、最小限の構成として、充電電流Ｉ２および二次電池の温度Ｔ１のみに基づいて、燃料ポンプ４２による液体燃料の供給量を調整するようにしてもよい。
また、上記実施の形態では、制御部３５において、検出された二次電池３４の温度Ｔ１が下がるのに従って、最大充電電流値Ｉmaxが指数関数的に小さくなっていくように制御する場合について説明したが、最大充電電流値Ｉmaxの制御方法は、これには限られない。すなわち、検出された二次電池３４の温度Ｔ１が下がるのに従って、最大充電電流値Ｉmaxがより小さくなるように制御するのであれば、他の制御方法であってもよい。
更に、上記実施の形態では、発電部１０が、互いに電気的に直列接続された６つの単位セルを含む場合について説明したが、単位セルの数はこれには限られない。例えば、発電部１０が１つの単位セルにより構成されていてもよく、また、２以上の任意の複数の単位セルにより構成されていてもよい。
加えて、上記実施の形態では、液体燃料４１を収容する燃料タンク４０を燃料電池システム５内に内蔵させる場合で説明したが、そのような燃料タンクが、燃料電池システムに対して着脱可能な構成としてもよい。
加えてまた、上記実施の形態では、気化供給型の燃料ポンプを例として挙げて説明したが、燃料ポンプの構成はこのような気化供給型には限られず、本発明は、燃料を循環させて発電する燃料電地システムにおいても有効である。
加えて更に、上記実施の形態では、ダイレクトメタノール型の燃料電池システムについて説明したが、本発明は、これ以外の種類の燃料電池システムについても適用することが可能である。
本発明の燃料電池システムは、例えば、携帯電話、電子写真機、電子手帳またはＰＤＡ（Personal Digital Assistants）等の携帯型の電子機器に好適に用いることが可能である。
１…燃料電池、１０…発電部、１０Ａ〜１０Ｆ…単位セル、１１…電解質膜、１２…燃料電極、１３…酸素電極、２０…接続部材、２０Ａ…端子、３０…温度検出部、３１１，３１２…電流検出部、３２…電圧検出部、３３…昇圧回路、３４…二次電池、３５…制御部、４０…燃料タンク、４１…液体燃料、４２…燃料ポンプ、４３…ノズル、４４…燃料気化部、５…燃料電池システム、６…負荷、Ｖ１…発電電圧、Ｖ２…直流電圧、Ｉ１…発電電流、Ｉ２…充電電流、Ｉmax…最大充電電流値、Ｔ１…検出温度、Ｐ３，Ｐ４…接続点、Ｔ２，Ｔ３…出力端子、Ｌ１Ｌ，Ｌ１Ｈ…接続ライン、ＬＯ…出力ライン、ＬＧ…接地ライン、ｔ１〜ｔ４…タイミング、Δｔ…燃料供給周期。

Claims (9)

  1. 燃料および酸化剤ガスの供給により発電を行う発電部と、
    前記発電部側へ前記燃料を供給すると共に、この燃料の供給量が調節可能となっている燃料供給部と、
    前記発電部の発電により生じる起電力を蓄電するための二次電池と、
    前記二次電池の温度を検出する温度検出部と、
    前記二次電池への充電電流が最大充電電流値よりも小さくなるように、前記燃料供給部による燃料の供給量を、前記最大充電電流値に対応する最大値以下に調整する制御部と
    を備え、
    前記制御部は、前記温度検出部により検出された二次電池の温度に応じて、前記最大充電電流値を制御する
    燃料電池システム。
  2. 前記制御部は、検出された二次電池の温度が下がるのに従って、前記最大充電電流値がより小さくなるように制御する
    請求項１に記載の燃料電池システム。
  3. 前記制御部は、検出された二次電池の温度が下がるのに従って、前記最大充電電流値が指数関数的に小さくなっていくように制御する
    請求項２に記載の燃料電池システム。
  4. 前記制御部は、前記燃料供給部による、１回の供給動作当たりの燃料供給量または燃料供給周期を変化させることにより、前記燃料の供給量を調整する
    請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の燃料電池システム。
  5. 前記充電電流を検出する電流検出部を備え、
    前記制御部は、前記電流検出部により検出された充電電流を用いて、この充電電流が前記最大充電電流値よりも小さくなるように、前記燃料供給部による燃料の供給量を調整する
    請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の燃料電池システム。
  6. 前記燃料供給部が、前記発電部側へ液体燃料を供給するものであり、
    前記燃料供給部により供給された液体燃料を気化させることによって、気体燃料を前記発電部へ供給する燃料気化部を備えた
    請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の燃料電池システム。
  7. 前記燃料を収容する燃料タンクを備えた
    請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の燃料電池システム。
  8. 前記二次電池が、リチウムイオン電池である
    請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の燃料電池システム。
  9. 燃料電池システムを備え、
    前記燃料電池システムは、
    燃料および酸化剤ガスの供給により発電を行う発電部と、
    前記発電部側へ前記燃料を供給すると共に、この燃料の供給量が調節可能となっている燃料供給部と、
    前記発電部の発電により生じる起電力を蓄電するための二次電池と、
    前記二次電池の温度を検出する温度検出部と、
    前記二次電池への充電電流が最大充電電流値よりも小さくなるように、前記燃料供給部による燃料の供給量を、前記最大充電電流値に対応する最大値以下に調整する制御部と
    を有し、
    前記制御部は、前記温度検出部により検出された二次電池の温度に応じて、前記最大充電電流値を制御する
    電子機器。
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