JP5427379B2 - 燃料電池システムおよびその制御方法 - Google Patents
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Description
ここでは、この発明の燃料電池システム100を、輸送機器の一例である自動二輪車10に搭載した場合について説明する。
燃料電池システム100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。
上述したパイプP1〜P6は主として燃料の流路となる。
上述したパイプP7〜P13は主として酸化剤の流路となる。
上述したパイプP14,P15は水の流路となる。
上述したパイプP16〜P18は燃料処理用の流路となる。
燃料電池システム100のコントローラ144は、CPU156とクロック回路158とメモリ160と電圧検出回路164と電流検出回路166とON/OFF回路168と電源回路170とを含む。CPU156は必要な演算を行い燃料電池システム100の動作を制御する。クロック回路158は時間計測に用いるクロック信号をCPU156に与える。メモリ160は燃料電池システム100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する。メモリ160としてたとえばEEPROMが用いられる。電圧検出回路164は、セルスタック102に二次電池128および電動モータ44等の負荷45を接続する電気回路162における電圧を検出する。電流検出回路166は電気回路162を流れる電流を検出する。ON/OFF回路168は電気回路162の開閉を切り替える。電源回路170は電気回路162に所定の電圧を供給する。
燃料電池システム100は、メインスイッチ150がオンされることを契機として、コントローラ144を起動し、運転を開始する。そして、負荷45への電力供給に伴って二次電池128の蓄電率が所定値(たとえば40%)未満になれば、二次電池128からの電力によって水溶液ポンプ138やエアポンプ140等の補機の駆動を開始させる。すなわち燃料電池システム100は蓄電率が所定値未満になることで自動的に発電を開始する。その後、二次電池128が満充電(蓄電率98%)になればセルスタック102の発電を自動的に停止させる。発電開始の契機となる蓄電率(ここでは40%)は、発電開始から通常運転に移行するまでに最低限必要な蓄電率(以下、最低蓄電率という)に設定されている。
図8を参照して、第2報知処理ではまず、CPU156は、ステップS5において取得した蓄電率が40%未満か否かを確認する(ステップS21a)。蓄電率が40%未満であれば、CPU156は、図9に示す第1発電中メッセージを表示部32bに表示させる(ステップS21b)。具体的には、CPU156は『発電中。充電が不十分です。充電を再開して下さい。』等のメッセージを表示部32bに表示させる。すなわち、取り外された二次電池ユニット126の二次電池128の蓄電率が最低蓄電率未満であれば、二次電池128の充電が必要であると判定し、セルスタック102が発電中でありかつ当該二次電池128の充電が必要であることをドライバに報知する。一方、蓄電率が40%以上であれば、CPU156は、図10に示す第2発電中メッセージを表示部32bに表示させる(ステップS21c)。具体的には、CPU156は『発電中。**秒後に発電を停止します。』等のメッセージを表示部32bに表示させる。そして図4の処理に戻る。なお、第2発電中メッセージの『**』は、時間の計測に伴って減少していく。具体的には、『**』は、ステップS19c(図7参照)において第1所定時間が設定されている場合には第1所定時間と計測中の待機時間との差であり、ステップS19e(図7参照)において第2所定時間が設定されている場合には第2所定時間と計測中の待機時間との差である。
22 蓋
24 開閉センサ
32 表示操作部
32b 表示部
32c 入力部
34a 停止ボタン
34b 交換ボタン
44 電動モータ
45 負荷
46 負荷コントローラ
100 燃料電池システム
102 燃料電池セルスタック
104 燃料電池(燃料電池セル)
126 二次電池ユニット
128 二次電池
130 BMC
132 蓄電量検出器
144 コントローラ
156 CPU
158 クロック回路
162 電気回路
164 電圧検出回路
166 電流検出回路
174 リレースイッチ
Claims (17)
- 燃料電池システムに着脱可能に設けられる二次電池を充電しかつ負荷に電力を供給する燃料電池システムであって、
燃料電池と、
前記燃料電池の発電中に前記二次電池が当該燃料電池システムから取り外されたか否かを判定する判定手段と、
前記二次電池が取り外されたと前記判定手段によって判定された場合、前記燃料電池によって発電された電力と前記燃料電池の発電を維持するために必要な電力との差以下の電力を前記燃料電池から前記負荷へ供給するように、前記燃料電池から前記負荷への電力供給を制御する第1制御手段とを備える、燃料電池システム。 - 前記二次電池が取り外されたと前記判定手段によって判定された後の待機時間を計測する計時手段と、
前記待機時間と所定時間との比較結果に基づいて前記燃料電池の発電動作を制御する第2制御手段とをさらに備える、請求項1に記載の燃料電池システム。 - 前記二次電池の蓄電量を検出する蓄電量検出手段と、
前記二次電池が取り外される前の前記蓄電量検出手段の検出結果に基づいて前記所定時間を設定する設定手段とをさらに備える、請求項2に記載の燃料電池システム。 - 前記二次電池を別の二次電池に交換する予定があることを示す交換情報を入力するための入力手段と、
前記交換情報の有無に基づいて前記所定時間を設定する設定手段とをさらに備える、請求項2に記載の燃料電池システム。 - 前記二次電池が取り外されたと前記判定手段によって判定されてから前記燃料電池の発電が停止されるまでの間に前記燃料電池が発電中であることを報知する報知手段をさらに備える、請求項1に記載の燃料電池システム。
- 前記二次電池の蓄電量を検出する蓄電量検出手段と、
前記判定手段の判定結果と前記二次電池が取り外される前の前記蓄電量検出手段の検出結果とに基づいて前記二次電池の充電が必要と判定した場合、前記二次電池の充電が必要であることを報知する報知手段とをさらに備える、請求項1に記載の燃料電池システム。 - 前記二次電池の蓄電量を検出する蓄電量検出手段と、
当該燃料電池システムからの前記二次電池の取り外しを防止する防止手段と、
前記防止手段による防止機能が解除されたことを検出する解除検出手段と、
前記蓄電量検出手段の検出結果と前記解除検出手段の検出結果とに基づいて前記二次電池を取り外すべきでないと判定した場合、前記二次電池を取り外すべきでないことを報知する報知手段とをさらに備える、請求項1に記載の燃料電池システム。 - 前記燃料電池の発電停止を指示するための指示手段と、
前記二次電池が取り外されたと前記判定手段によって判定されかつ前記指示手段による発電停止指示があった場合、前記燃料電池の発電を停止してもよいか否かを確認するための報知を行う報知手段とをさらに備える、請求項1に記載の燃料電池システム。 - 前記判定手段は、前記燃料電池の出力に関する情報を検出する検出手段を含み、前記検出手段の検出結果に基づいて前記二次電池が取り外されたか否かを判定する、請求項1に記載の燃料電池システム。
- 前記判定手段は、前記二次電池に関する情報を取得する取得手段を含み、前記取得手段の取得結果に基づいて前記二次電池が取り外されたか否かを判定する、請求項1に記載の燃料電池システム。
- 請求項1に記載の燃料電池システムを含む、輸送機器。
- 燃料電池システムに着脱可能に設けられる二次電池を充電しかつ負荷に電力を供給する燃料電池システムの制御方法であって、
燃料電池の発電中に前記二次電池が当該燃料電池システムから取り外されたか否かを判定手段によって判定するステップ(a)と、
前記ステップ(a)において前記二次電池が取り外されたと判定された場合、第1制御手段が前記燃料電池から前記負荷への電力供給を制限し、前記燃料電池によって発電された電力と前記燃料電池の発電を維持するために必要な電力との差以下の電力を前記燃料電池から前記負荷へ供給するステップ(b)とを備える、燃料電池システムの制御方法。 - 前記ステップ(a)において前記二次電池が取り外されたと判定された後に所定時間が経過した場合、第2制御手段が前記燃料電池の発電を停止するステップ(c)をさらに備える、請求項12に記載の燃料電池システムの制御方法。
- 前記ステップ(a)において前記二次電池が取り外されたと判定された場合、前記燃料電池が発電中であることを前記燃料電池の発電が停止するまでに報知手段によって報知するステップ(c)をさらに備える、請求項12に記載の燃料電池システムの制御方法。
- 蓄電量検出手段によって前記二次電池の蓄電量を検出するステップ(c)と、
前記ステップ(a)において前記二次電池が取り外されたと判定されかつ前記ステップ(c)における前記二次電池が取り外される前の検出結果が所定値未満の場合、前記二次電池の充電が必要であることを報知手段によって報知するステップ(d)とをさらに備える、請求項12に記載の燃料電池システムの制御方法。 - 当該燃料電池システムから前記二次電池が取り外されることを防止手段によって防止されているか否かを判定するステップ(c)と、
蓄電量検出手段によって前記二次電池の蓄電量を検出するステップ(d)と、
前記ステップ(c)において前記防止手段による防止機能が解除されていると判定されかつ前記ステップ(d)における検出結果が所定値未満の場合、前記二次電池を当該燃料電池システムから取り外すべきではないことを報知手段によって報知するステップ(e)とをさらに備える、請求項12に記載の燃料電池システムの制御方法。 - 前記燃料電池の発電を停止する指示があったか否かを判定するステップ(c)と、
前記ステップ(a)において前記二次電池が取り外されたと判定されかつ前記ステップ(c)において発電停止の指示があったと判定された場合、前記燃料電池の発電を停止してもよいか否かを確認するための報知を報知手段によって行うステップ(d)とをさらに備える、請求項12に記載の燃料電池システムの制御方法。
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