JP5427379B2 - 燃料電池システムおよびその制御方法 - Google Patents

Description

この発明は燃料電池システムおよびその制御方法に関し、より特定的には、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する燃料電池システムおよびその制御方法に関する。

一般に、燃料電池、および燃料電池の電力によって充電される二次電池の少なくともいずれか一方から負荷に電力を供給する燃料電池システムが知られている。特許文献１には、燃料電池からの電力によってリチウムイオン電池等の二次電池を充電するとともに負荷を駆動する技術が開示されている。
特開２００４−３１９３６７号公報

このような燃料電池システムにおいて、燃料電池の発電中に二次電池を取り外した場合、負荷の駆動に必要な電力、および燃料電池に燃料や酸素を供給する補機の駆動に必要な電力等を燃料電池の出力のみで賄わなければならない。

補機の駆動に必要な電力は略一定であるのに対し、負荷の駆動に必要な電力は負荷の使用状況に応じて大きく変化する。このために、二次電池の取り外し後に負荷の駆動に必要な電力が大きくなると、補機の駆動に必要な電力を賄うことができなくなるおそれがあった。つまり、二次電池を取り外すと燃料電池の発電ひいては燃料電池システムの運転を継続できなくなるおそれがあった。特許文献１には、燃料電池の発電中にシステムから二次電池を取り外すことについては何ら開示も示唆もされていない。

それゆえに、この発明の主たる目的は、二次電池の取り外し後であっても確実に運転を継続できる、燃料電池システムおよびその制御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、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、燃料電池の発電中に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、二次電池が取り外されたと判定手段によって判定された場合、燃料電池によって発電された電力と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燃料電池から負荷へ供給するように、燃料電池から負荷への電力供給を制御する第１制御手段とを備える、燃料電池システムが提供される。

また、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、ステップ（ａ）において二次電池が取り外されたと判定された場合、第１制御手段が燃料電池から負荷への電力供給を制限し、燃料電池によって発電された電力と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燃料電池から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が提供される。

上述の発明では、燃料電池の発電中に二次電池が取り外されたと判定されると、二次電池が取り付けられているときよりも燃料電池から負荷に供給する電力が制限される。すなわち、二次電池によって燃料電池の出力を補完できない場合には、負荷に供給する電力よりも燃料電池の発電ひいては運転を継続するために必要な電力が優先的に確保される。これによって、二次電池が取り外された後であっても確実に運転を継続できる。したがって、たとえば、燃料電池システムに取り付けられている二次電池が満充電になれば、別の二次電池と交換して当該別の二次電池を燃料電池からの電力で充電することができる。

また、二次電池が取り外されたと判定手段によって判定された場合、第１制御手段は燃料電池から負荷への電力供給を、燃料電池によって発電された電力と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に制限する。このようにすれば、燃料電池の発電中に二次電池が取り外されても、運転を継続するために必要な電力を確実に確保できる。

さらに好ましくは、二次電池が取り外されたと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、待機時間と所定時間との比較結果に基づいて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。この場合、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すると、第２制御手段が燃料電池の発電を停止する。すなわち、燃料電池の発電中に二次電池が取り外された後に所定時間が経過しても二次電池が取り付けられない場合、当該燃料電池システムで二次電池を充電する必要がないものとして燃料電池の発電を停止させる。これによって、無駄な発電を抑えることができ、燃料電池の発電に用いられる燃料を節約できる。

好ましくは、二次電池の蓄電量を検出する蓄電量検出手段と、二次電池が取り外される前の蓄電量検出手段の検出結果に基づいて所定時間を設定する設定手段とをさらに備える。この場合、燃料電池の発電中に二次電池が取り外されると、蓄電量検出手段の当該検出結果に基づいて所定時間が設定される。取り外された二次電池の蓄電量が満充電時（蓄電量が十分である状態）の蓄電量に近ければ、別の二次電池を当該燃料電池システムで充電するものとして所定時間が長く設定される。このように二次電池を交換する可能性が高い場合には所定時間が長く設定されることによって、十分な作業時間を確保でき、二次電池の交換作業中に燃料電池の発電が停止することを防止できる。一方、取り外された二次電池の蓄電量が満充電時の蓄電量に近くなければ、当該二次電池を外部電源で充電するものとして所定時間が短く設定される。このように当該燃料電池システムで二次電池を充電する可能性が低い場合には所定時間が短く設定されることによって、燃料を節約できる。

また好ましくは、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、交換情報の有無に基づいて所定時間を設定する設定手段とをさらに備える。この場合、燃料電池の発電中に二次電池が取り外されると、交換情報の有無に基づいて所定時間が設定される。交換情報が入力されていれば所定時間が長く設定される。このように二次電池の交換予定がある場合には所定時間が長く設定されることによって、二次電池の交換作業中に燃料電池の発電が停止することを防止できる。一方、交換情報が入力されていなければ所定時間が短く設定される。このように二次電池の交換予定がない場合には所定時間が短く設定されることによって、燃料を節約できる。

さらに好ましくは、二次電池が取り外されたと判定手段によって判定されてから燃料電池の発電が停止されるまでの間に燃料電池が発電中であることを報知する報知手段を備える。この場合、燃料電池の発電中に二次電池が取り外されると、燃料電池の発電が停止するまでに燃料電池が発電中であることが報知される。これによって、操作者に二次電池の充電が可能であることを認識させることができ、操作者に二次電池の充電を促すことができる。

二次電池からの電力で補機を駆動させることによって、燃料電池に発電を開始させる燃料電池システムが知られている。このような燃料電池システムは、補機の駆動に必要な電力等を燃料電池の出力で賄うことができるようになれば通常運転に移行する。運転開始時に二次電池の蓄電量が通常運転に移行するために最低限必要な蓄電量（最低蓄電量）未満であれば、通常運転に移行する前に二次電池の蓄電量が尽きて運転を継続できなくなってしまう。

そこで好ましくは、二次電池の蓄電量を検出する蓄電量検出手段と、判定手段の判定結果と二次電池が取り外される前の蓄電量検出手段の検出結果とに基づいて二次電池の充電が必要と判定した場合、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。この場合、燃料電池の発電中に二次電池が取り外されたと判定されかつ二次電池が取り外される前の検出結果が所定値（最低蓄電量）未満であれば、二次電池の充電が必要であることが操作者に報知される。これによって、最低蓄電量未満の二次電池を誤って取り外してしまった場合に当該二次電池の充電を再開させることができ、次回の運転時に確実に通常運転に移行できる。

また好ましくは、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二次電池が取り外されることを防止する防止手段と、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、蓄電量検出手段の検出結果と解除検出手段の検出結果とに基づいて二次電池を取り外すべきでないと判定した場合、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。この場合、二次電池が取り付けられている状態において防止手段による取り外し防止機能が解除されていると判定されかつ二次電池の蓄電量が所定値（最低蓄電量）未満であれば、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が操作者に報知される。これによって、操作者が誤って最低蓄電量未満の二次電池を取り外すことを防止できる。

さらに好ましくは、燃料電池の発電停止を指示するための指示手段と、二次電池が取り外されたと判定手段によって判定されかつ指示手段による発電停止指示があった場合、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備える。この場合、燃料電池の発電中に二次電池が取り外されたと判定されかつ発電停止の指示があったと判定されると、燃料電池の発電を停止してもよいか否かを操作者に確認するための報知が行われる。これによって、操作者が誤って燃料電池の発電を停止させることを防止できる。

好ましくは、判定手段は、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、検出手段の検出結果に基づいて二次電池が取り外されたか否かを判定する。燃料電池システムから二次電池が取り外されて燃料電池と二次電池とが非接続になれば、燃料電池の出力に関する情報（たとえば電圧）が変化する。したがって、燃料電池の出力に関する情報の変化を利用することによって、二次電池が取り外されたか否かを簡単に判定できる。

また好ましくは、判定手段は、二次電池に関する情報を取得する取得手段を含み、取得手段の取得結果に基づいて二次電池が取り外されたか否かを判定する。取得手段の取得結果を利用することによって、二次電池が取り外されたか否かを簡単に判定できる。

燃料電池システムを搭載した輸送機器は、外部電源によって二次電池を充電できる場所で停止するとは限らない。このために最低蓄電量未満の二次電池を取り外した後に燃料電池の発電が停止してしまうと、その場から移動できなくなってしまう。この発明の燃料電池システムによれば、二次電池を取り外しても燃料電池の発電を確実に継続できるので、最低蓄電量未満の二次電池を誤って取り外しても当該二次電池の充電を確実に再開できる。したがって、この発明の燃料電池システムは、輸送機器に好適に用いられる。

この発明によれば、二次電池の取り外し後であっても確実に運転を継続できる、燃料電池システムが得られる。

以下、図面を参照してこの発明の好ましい実施形態について説明する。
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。

まず、自動二輪車１０について説明する。この発明の実施の形態における左右、前後、上下とは、自動二輪車１０のシートにドライバがそのハンドル２８に向かって着座した状態を基準とした左右、前後、上下を意味する。

図１を参照して、自動二輪車１０は車体フレーム１２を有する。車体フレーム１２は、ヘッドパイプ１４、ヘッドパイプ１４から後方へ斜め下方に延びる縦断面Ｉ字型のフロントフレーム１６、およびフロントフレーム１６の後端部に連結されかつ後方へ斜め上方に立ち上がるリヤフレーム１８を備えている。

フロントフレーム１６は、上下方向に幅を有して後方へ斜め下方に延びかつ左右方向に対して直交する板状部材１６ａと、それぞれ板状部材１６ａの上端縁および下端縁に形成されかつ左右方向に幅を有して後方へ斜め下方に延びるフランジ部１６ｂおよび１６ｃと、板状部材１６ａの両表面に突設される補強リブ１６ｄとを備えている。補強リブ１６ｄは、フランジ部１６ｂおよび１６ｃとともに板状部材１６ａの両表面を区画して、後述する燃料電池システム１００の構成部材を収納する収納スペースを形成している。

一方、リヤフレーム１８は、それぞれ前後方向に幅を有して後方へ斜め上方に延びかつフロントフレーム１６の後端部を挟むように左右に配置される一対の板状部材を含む。リヤフレーム１８の一対の板状部材の上端部には、上下に開口するフレーム状（枠状）のシートレール２０が固設されている。なお、図１には、リヤフレーム１８の左側の板状部材が示されている。

シートレール２０上には、蓋２２が設けられている。蓋２２は、その蝶番部２２ａをシートレール２０に取り付けることによって開閉可能に設けられている。図１には、蓋２２を閉じた状態が実線で示され、蓋２２を開いた状態が一点鎖線で示されている。蓋２２の蝶番部２２ａには、蓋２２の開閉を検出するための開閉センサ２４が設けられている。

ヘッドパイプ１４内には、ステアリング軸２６が回動自在に挿通されている。ステアリング軸２６の上端にはハンドル２８が固定されたハンドル支持部３０が取り付けられている。ハンドル支持部３０の上端には表示操作部３２が配置されている。

図３をも参照して、表示操作部３２は、電動モータ４４（後述）の各種データを計測表示するためのメータ３２ａ、各種情報提供用のたとえば液晶ディスプレイ等で構成される表示部３２ｂ、および各種指示や各種情報入力用の入力部３２ｃを一体的に設けたものである。入力部３２ｃは、セルスタック１０２（後述）の発電停止を指示するための停止ボタン３４ａ、および二次電池ユニット１２６（後述）を交換する前に操作者（ここでは自動二輪車１０のドライバ）によって押される交換ボタン３４ｂを含む。

また、図１に示すように、ステアリング軸２６の下端には左右一対のフロントフォーク３６が取り付けられており、フロントフォーク３６それぞれの下端には前輪３８が回転自在に取り付けられている。

また、リヤフレーム１８の下端部には、スイングアーム（リヤアーム）４０が揺動自在に取り付けられている。スイングアーム４０の後端部４０ａには、後輪４２に連結されかつ後輪４２を回転駆動させるためのたとえばアキシャルギャップ型の電動モータ４４が内蔵されている。また、スイングアーム４０には、電動モータ４４等を含む負荷４５（図３参照）に電気的に接続される負荷コントローラ４６が内蔵されている。

このような自動二輪車１０には、車体フレーム１２に沿って燃料電池システム１００の構成部材が配置されている。燃料電池システム１００は、負荷４５や補機等を駆動するための電気エネルギを生成する。

以下、図１および図２を参照して、燃料電池システム１００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。

燃料電池システム１００は、燃料電池セルスタック（以下、単にセルスタックという）１０２を含む。図１に示すように、セルスタック１０２は、フランジ部１６ｃから吊るされ、フロントフレーム１６の下方に配置されている。

図２に示すように、セルスタック１０２は、メタノールに基づく水素イオンと酸素（酸化剤）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）１０４を、セパレータ１０６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１０２を構成する各燃料電池１０４は、固体高分子膜等からなる電解質膜１０４ａと、電解質膜１０４ａを挟んで互いに対向するアノード（燃料極）１０４ｂおよびカソード（空気極）１０４ｃとを含む。アノード１０４ｂおよびカソード１０４ｃはそれぞれ、電解質膜１０４ａ側に設けられる白金触媒層を含む。

また、図１に示すように、フロントフレーム１６の下方でありかつセルスタック１０２の上方には、ラジエータユニット１０８が配置されている。

図２に示すように、ラジエータユニット１０８は、水溶液用のラジエータ１０８ａと気液分離用のラジエータ１０８ｂとを一体的に設けたものである。ラジエータユニット１０８の裏面側には、ラジエータ１０８ａを冷却するためのファン１１０と、ラジエータ１０８ｂを冷却するためのファン１１２（図３参照）とが設けられている。なお、図１においては、ラジエータ１０８ａと１０８ｂとが左右に配置されているものとし、左側のラジエータ１０８ａを冷却するためのファン１１０が示されている。

また、リヤフレーム１８の一対の板状部材の間には、上方から順に燃料タンク１１４、水溶液タンク１１６および水タンク１１８が配置されている。

燃料タンク１１４は、セルスタック１０２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）を収容している。水溶液タンク１１６は、燃料タンク１１４からのメタノール燃料をセルスタック１０２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収容している。水タンク１１８は、水溶液タンク１１６に供給すべき水を収容している。

燃料タンク１１４にはレベルセンサ１２０が装着され、水溶液タンク１１６にはレベルセンサ１２２が装着され、水タンク１１８にはレベルセンサ１２４が装着されている。レベルセンサ１２０，１２２および１２４は、それぞれたとえばフロートセンサであり、タンク内の液面の高さ（液位）を検出する。

燃料タンク１１４の前側でありかつフロントフレーム１６の上側には、二次電池ユニット１２６が配置されている。二次電池ユニット１２６は、二次電池１２８とＢＭＣ（Battery Management Controller）１３０とを含む。二次電池１２８は、セルスタック１０２からの電力を蓄え、コントローラ１４４（後述）の指示に応じて電気構成部材に電力を供給する。ＢＭＣ１３０は、二次電池１２８に関する電圧値や電流値等の各種情報をコントローラ１４４と通信する。

図３をも参照して、ＢＭＣ１３０は、蓄電量検出器１３２を含む。蓄電量検出器１３２は、たとえば、二次電池１２８の電圧を検出して当該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１２８の蓄電量を算出する。ＢＭＣ１３０は、蓄電量検出器１３２によって検出された蓄電量をコントローラ１４４に入力する。なお、二次電池１２８の充放電電流の積算によって蓄電量を検出するようにしてもよい。

このような二次電池ユニット１２６は、燃料電池システム１００に着脱可能に設けられている。二次電池ユニット１２６は、図１に一点鎖線で示すように蓋２２を開き、後方斜め上に引き出すことによって燃料電池システム１００から取り外される。なお、シートレール２０の下方には、リヤフレーム１８、燃料タンク１１４および二次電池ユニット１２６を覆うように図示しないカウルが設けられている。このために、二次電池ユニット１２６の取り外しは蓋２２を開くことによってのみ行われる。したがって、蓋２２を閉じた状態では二次電池ユニット１２６の取り外しが防止される。言い換えれば、蓋２２を開くことによって二次電池ユニット１２６の取り外し防止機能が解除される。

二次電池ユニット１２６の上側かつシートレール２０の内側には、二次電池ユニット１２６を引き出す際に二次電池ユニット１２６の妨げにならないように燃料ポンプ１３４が配置されている。また、二次電池ユニット１２６の後方斜め上側かつリヤフレーム１８の一対の板状部材の間には、二次電池ユニット１２６を引き出す際に二次電池ユニット１２６の妨げにならないようにキャッチタンク１３６が配置されている。

また、フロントフレーム１６の左側の収納スペースには、水溶液ポンプ１３８およびエアポンプ１４０が収納されている。エアポンプ１４０の左側にはエアチャンバ１４２が配置されている。また、フロントフレーム１６の右側の収納スペースには、コントローラ１４４、ストップバルブ１４６および水ポンプ１４８が配置されている。

さらに、フロントフレーム１６には、フロントフレーム１６の収納スペースを右側から左側に貫通するようにメインスイッチ１５０が設けられている。メインスイッチ１５０がオンされることによってコントローラ１４４に運転開始指示が与えられ、メインスイッチ１５０がオフされることによってコントローラ１４４に運転停止指示が与えられる。

図２に示すように、燃料タンク１１４と燃料ポンプ１３４とはパイプＰ１によって連通されている。燃料ポンプ１３４と水溶液タンク１１６とはパイプＰ２によって連通されている。水溶液タンク１１６と水溶液ポンプ１３８とはパイプＰ３によって連通されている。水溶液ポンプ１３８とセルスタック１０２とはパイプＰ４によって連通されている。パイプＰ４はセルスタック１０２のアノード入口Ｉ１に接続されている。水溶液ポンプ１３８を駆動させることによってセルスタック１０２にメタノール水溶液が供給される。

セルスタック１０２のアノード入口Ｉ１付近には、セルスタック１０２に供給された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）に対応する濃度情報をメタノール水溶液の電気化学的特性を利用して検出する電圧センサ１５２が設けられている。電圧センサ１５２は、濃度情報として燃料電池１０４の開回路電圧（Open Circuit Voltage）を検出する。コントローラ１４４は、その濃度情報に基づいて、セルスタック１０２に供給されたメタノール水溶液の濃度を検出する。

また、セルスタック１０２のアノード入口Ｉ１付近には、セルスタック１０２に供給されたメタノール水溶液の温度ひいてはセルスタック１０２の温度を検出する温度センサ１５４が設けられている。

セルスタック１０２と水溶液用のラジエータ１０８ａとはパイプＰ５によって連通されている。ラジエータ１０８ａと水溶液タンク１１６とはパイプＰ６によって連通されている。パイプＰ５はセルスタック１０２のアノード出口Ｉ２に接続されている。
上述したパイプＰ１〜Ｐ６は主として燃料の流路となる。

また、エアチャンバ１４２にはパイプＰ７が接続されている。エアチャンバ１４２とエアポンプ１４０とはパイプＰ８によって連通されている。エアポンプ１４０とストップバルブ１４６とはパイプＰ９によって連通されている。ストップバルブ１４６とセルスタック１０２とはパイプＰ１０によって連通されている。パイプＰ１０はセルスタック１０２のカソード入口Ｉ３に接続されている。ストップバルブ１４６を開いた状態でエアポンプ１４０を駆動させることによって外部からセルスタック１０２に酸素を含む空気が供給される。

発電停止時にはストップバルブ１４６が閉じられる。これによって、パイプＰ１０ひいてはカソード入口Ｉ３に外部からの空気が流入することを防止できる。また、カソード入口Ｉ３からの水蒸気がエアポンプ１４０に流入することを防止でき、エアポンプ１４０内での錆の発生を防止できる。

セルスタック１０２と気液分離用のラジエータ１０８ｂとはパイプＰ１１によって連通されている。ラジエータ１０８ｂと水タンク１１８とはパイプＰ１２によって連通されている。水タンク１１８にはパイプ（排気管）Ｐ１３が接続されている。パイプＰ１１は、セルスタック１０２のカソード出口Ｉ４に接続されている。パイプＰ１３は水タンク１１８の排気口に設けられ、セルスタック１０２からの排気を外部に出す。
上述したパイプＰ７〜Ｐ１３は主として酸化剤の流路となる。

また、水タンク１１８と水ポンプ１４８とはパイプＰ１４によって連通されている。水ポンプ１４８と水溶液タンク１１６とはパイプＰ１５によって連通されている。
上述したパイプＰ１４，Ｐ１５は水の流路となる。

さらに、水溶液タンク１１６とキャッチタンク１３６とはパイプＰ１６，Ｐ１７によって連通されている。また、キャッチタンク１３６にはパイプＰ１８が接続されている。パイプＰ１８はパイプＰ１０の接続部Ｊに接続されている。
上述したパイプＰ１６〜Ｐ１８は燃料処理用の流路となる。

ついで、図３を参照して、燃料電池システム１００の電気的構成について説明する。
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。

コントローラ１４４のＣＰＵ１５６には、メインスイッチ１５０および入力部３２ｃからの入力信号が入力される。また、ＣＰＵ１５６には、レベルセンサ１２０，１２２，１２４、電圧センサ１５２および温度センサ１５４からの検出信号が入力される。また、ＣＰＵ１５６には、電圧検出回路１６４からの電圧検出値、および電流検出回路１６６からの電流検出値が入力される。さらに、ＣＰＵ１５６には、開閉センサ２４からの検出信号が入力される。開閉センサ２４は、蓋２２が閉じた状態（図１に実線で示す）であればＣＰＵ１５６にオフ信号を入力し、蓋２２が開いた状態（図１に一点鎖線で示す）であればＣＰＵ１５６にオン信号を入力する。

ＣＰＵ１５６によって、燃料ポンプ１３４、水溶液ポンプ１３８、エアポンプ１４０、水ポンプ１４８、ファン１１０，１１２およびストップバルブ１４６等の補機が制御される。この実施形態において、補機とは、セルスタック１０２の発電を維持するために必要な部品をいう。また、ドライバに各種情報を報知するための表示部３２ｂがＣＰＵ１５６によって制御される。表示部３２ｂには、ＣＰＵ１５６の指示に従って、たとえば二次電池１２８の蓄電率（二次電池１２８の容量に対する蓄電量の割合）や各種メッセージ等が表示される。

また、ＣＰＵ１５６には、インターフェイス回路１７２を介して、メータ３２ａ、負荷コントローラ４６および二次電池ユニット１２６のＢＭＣ１３０が接続されている。メータ３２ａには電動モータ４４が接続されている。

メータ３２ａによって計測された電動モータ４４の各種データは、インターフェイス回路１７２を介してＣＰＵ１５６に与えられる。

負荷コントローラ４６は、ＣＰＵ１５６の指示に従って電動モータ４４等を含む負荷４５およびリレースイッチ（以下、単にリレーという）１７４を制御する。リレー１７４は、オンの状態で負荷４５を電気回路１６２に電気的に接続する。一方、リレー１７４は、オフの状態で負荷４５を電気回路１６２に電気的に非接続にする。つまり、リレー１７４がオフの状態では、負荷４５とセルスタック１０２とが電気的に非接続になる。

なお、この実施形態において、負荷４５とは、セルスタック１０２の発電を維持するために必要な補機以外に電力を消費する部品をいう。具体的には、電動モータ４４、自動二輪車１０のヘッドライトおよび表示部３２ｂのバックライト等が負荷４５に含まれる。

ＣＰＵ１５６には、インターフェイス回路１７２を介してＢＭＣ１３０から蓄電量等の二次電池１２８に関する各種情報が与えられる。ＣＰＵ１５６は、ＢＭＣ１３０から入力された二次電池１２８の蓄電量に基づいて二次電池１２８の蓄電率を算出する。

二次電池ユニット１２６は、リヤフレーム１８の一対の板状部材の間において燃料電池システム１００に取り付けられている。そして二次電池ユニット１２６は、一対の板状部材の間から引き出されることによって燃料電池システム１００から取り外される。

二次電池１２８は、燃料電池システム１００に対して二次電池ユニット１２６とともに着脱され、二次電池ユニット１２６が燃料電池システム１００から取り外されることによって電気回路１６２と非接続になり、二次電池ユニット１２６が燃料電池システム１００に取り付けられることによって電気回路１６２に接続される。

二次電池１２８は、セルスタック１０２の出力を補完するものであり、セルスタック１０２からの電力によって充電され、その放電によって負荷４５や補機等に電力を供給する。二次電池１２８は、ＢＭＣ１３０を介して商用電源等の外部電源にも接続可能である。二次電池１２８は、燃料電池システム１００ひいては自動二輪車１０に取り付けられた状態、および自動二輪車１０から取り外された状態のいずれであっても外部電源に接続可能であり外部電源によって充電できる。

記憶手段であるメモリ１６０には、図４、図５、図７、図８および図１１の動作を実行するためのプログラム、および交換フラグ等の各種フラグが格納（記憶）されている。交換フラグは、ドライバに二次電池ユニット１２６（二次電池１２８）を交換する意思があるか否かを示す情報である。交換フラグがオンの場合、ドライバに二次電池ユニット１２６を交換する意思があることを示す。交換フラグがオフの場合、ドライバに二次電池ユニット１２６を交換する意思がないことを示す。このような交換フラグは、運転開始時にはオフに設定されており、交換ボタン３４ｂがドライバによってたとえば５秒間連続して押されることによってオンに設定される。つまり、交換ボタン３４ｂが押されることによって、ドライバに二次電池ユニット１２６を交換する意思があることを示す交換情報が入力される。

この実施形態では、電圧検出回路１６４が検出手段に相当する。判定手段はＣＰＵ１５６と電圧検出回路１６４とを含む。第１制御手段は、ＣＰＵ１５６とリレー１７４とを含む。リレー１７４が停止手段に相当する。計時手段はＣＰＵ１５６とクロック回路１５８とを含む。報知手段は表示部３２ｂとＣＰＵ１５６とを含む。ＣＰＵ１５６は、第２制御手段および設定手段としても機能する。蓄電量検出器１３２が蓄電量検出手段に相当する。交換ボタン３４ｂが入力手段に相当する。停止ボタン３４ａが指示手段に相当する。蓋２２が防止手段に相当する。開閉センサ２４が解除検出手段に相当する。

ついで、燃料電池システム１００における基本的な発電動作について説明する。
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２を参照して、水溶液タンク１１６内のメタノール水溶液は、水溶液ポンプ１３８の駆動によってパイプＰ３，Ｐ４およびアノード入口Ｉ１を介してセルスタック１０２を構成する各燃料電池１０４のアノード１０４ｂにダイレクトに供給される。

一方、エアポンプ１４０の駆動によってパイプＰ７を介して吸入された空気は、エアチャンバ１４２に流入することによって消音される。そして、エアチャンバ１４２に与えられた空気等が、パイプＰ８を介してエアポンプ１４０に流入し、さらに、パイプＰ９、ストップバルブ１４６、パイプＰ１０およびカソード入口Ｉ３を介してセルスタック１０２を構成する各燃料電池１０４のカソード１０４ｃに供給される。

また、水溶液タンク１１６内にある二酸化炭素、気化したメタノールおよび水蒸気等は、パイプＰ１６を介してキャッチタンク１３６に与えられる。キャッチタンク１３６内では気化したメタノールと水蒸気とが冷却される。そして、キャッチタンク１３６内で得られたメタノール水溶液は、パイプＰ１７を介して水溶液タンク１１６に戻される。また、キャッチタンク１３６内の二酸化炭素、液化されなかったメタノールおよび水蒸気等は、パイプＰ１８および接続部Ｊを介してパイプＰ１０に流入する。外部からの空気と同様に、パイプＰ１０に流入したキャッチタンク１３６からの二酸化炭素、液化されなかったメタノールおよび水蒸気等が各燃料電池１０４のカソード１０４ｃに供給される。

各燃料電池１０４のアノード１０４ｂ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化学反応し、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１０４ａを介してカソード１０４ｃに流入し、そのカソード１０４ｃ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、各燃料電池１０４ひいてはセルスタック１０２において発電が行われる。セルスタック１０２は各種反応に伴って発生する熱によって温度上昇する。セルスタック１０２の出力はその温度上昇に伴って上昇し、セルスタック１０２は約６０℃で定常的に発電可能となる。

燃料電池システム１００では、セルスタック１０２の温度が６０℃以上になればセルスタック１０２の出力によって、水溶液ポンプ１３８およびエアポンプ１４０等の補機の駆動に必要な電力等を賄うことができる。つまり、セルスタック１０２の温度が６０℃以上になれば通常運転に移行できる。

各燃料電池１０４のアノード１０４ｂ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、電気化学反応に伴って熱せられる。当該二酸化炭素およびメタノール水溶液は、セルスタック１０２のアノード出口Ｉ２およびパイプＰ５を介してラジエータ１０８ａに与えられ冷却された後、パイプＰ６を介して水溶液タンク１１６に戻される。ラジエータ１０８ａによる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の冷却動作は、ファン１１０を動作させることによって促進される。

一方、各燃料電池１０４のカソード１０４ｃ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１０２のカソード出口Ｉ４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Ｉ４から排出された水蒸気はパイプＰ１１を介してラジエータ１０８ｂに与えられラジエータ１０８ｂで冷却され、その一部は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１０８ｂによる水蒸気の液化動作は、ファン１１２を動作させることによって促進される。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Ｉ４からの排気は、パイプＰ１１、ラジエータ１０８ｂおよびパイプＰ１２を介して水タンク１１８に与えられる。そして、水タンク１１８で水が回収された後に、水蒸気、二酸化炭素および未反応の空気を含む排気がパイプＰ１３を介して外部に排出される。

また、各燃料電池１０４のカソード１０４ｃでは、キャッチタンク１３６からの気化したメタノールおよびクロスオーバーによってカソード１０４ｃに移動したメタノールが白金触媒層で酸素と化学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Ｉ４から排出されラジエータ１０８ｂを介して水タンク１１８に与えられる。さらに、水のクロスオーバーによって各燃料電池１０４のカソード１０４ｃに移動した水分が、カソード出口Ｉ４から排出されラジエータ１０８ｂを介して水タンク１１８に与えられる。

水タンク１１８内の水は、水ポンプ１４８の駆動によってパイプＰ１４，Ｐ１５を介して水溶液タンク１１６に適宜供給される。ＣＰＵ１５６は、レベルセンサ１２２からの検出信号に基づいて、水溶液タンク１１６内のメタノール水溶液を所定液位（所定液量）に保つように水ポンプ１４８を制御する。

また、燃料タンク１１４内のメタノール燃料は、燃料ポンプ１３４の駆動によってパイプＰ１，Ｐ２を介して水溶液タンク１１６に適宜供給される。ＣＰＵ１５６は、電圧センサ１５２を用いて検出した濃度に基づいて、水溶液タンク１１６内のメタノール水溶液を所定濃度に保つように燃料ポンプ１３４を制御する。

ついで、図４等を参照して、燃料電池システム１００の通常運転における動作の一例について説明する。図４の動作の開始時点では、二次電池ユニット１２６（二次電池１２８）がフレーム１２ひいては燃料電池システム１００に取り付けられた状態で通常運転されているものとする。つまりセルスタック１０２（燃料電池１０４）の発電する電力のみによって発電が継続できる状態になった後、図４の処理が開始される。具体的にはセルスタック１０２で発電される電力が補機で消費される電力以上になったとき（ＮＥＴ出力０以上になったとき）処理が開始される。温度センサ１５４による検出結果が所定温度以上になったとき処理が開始されるようにしてもよい。また、図４の動作の開始時点では、メモリ１６０に格納されている交換フラグがオフであるものとする。

図４に示すように、ステップＳ１において入力部３２ｃの交換ボタン３４ｂがドライバによって５秒間連続して押されると、ＣＰＵ１５６はメモリ１６０に格納されている交換フラグをオンに設定する（ステップＳ３）。そして、ＣＰＵ１５６は、蓄電量検出器１３２が検出した蓄電量を用いて二次電池１２８の蓄電率を算出し、当該蓄電率をメモリ１６０に格納する。つまり、二次電池１２８の蓄電率を取得する（ステップＳ５）。ステップＳ１において交換ボタン３４ｂが連続して押されなければ、ステップＳ３を経ることなくステップＳ５に進む。したがって、この場合は交換フラグがオフのままである。

つづいて、ＣＰＵ１５６は、ステップＳ５において取得した蓄電率が９８％未満か否かを確認する（ステップＳ７）。つまり、二次電池１２８が満充電か否かを確認する。二次電池１２８の蓄電率が９８％未満であれば、図５に示す第１報知処理に進む（ステップＳ９）。

図５を参照して、第１報知処理では、まず開閉センサ２４がオンであるか否かが判定される（ステップＳ９ａ）。つまり、ドライバが蓋２２を開けたか否かが判定される。そして、ステップＳ９ａにおいて開閉センサ２４からオン信号が入力されれば（蓋２２が開いていれば）、ステップＳ５において取得した蓄電率が４０％未満か否かが確認される（ステップＳ９ｂ）。蓄電率が４０％未満であれば、ＣＰＵ１５６は、たとえば図６に示すような警告メッセージを表示部３２ｂに表示させる（ステップＳ９ｃ）。具体的には、ＣＰＵ１５６は『充電が不十分です。二次電池ユニットを取り外さないでください。』等のメッセージを表示部３２ｂに表示させる。つまり、蓋２２が開いているが二次電池１２８の蓄電率が最低蓄電率未満であれば二次電池ユニット１２６を取り外すべきでないと判定し、その旨をドライバに報知する。その後図４の処理に戻る。一方、開閉センサ２４がオンでなければ警告メッセージを表示することなく図４に戻る。このとき既に警告メッセージが表示されている場合は警告メッセージが消去され（ステップＳ９ｄ）、図４に戻る。蓄電率が４０％以上である場合も同様である。

つづいて二次電池ユニット１２６が燃料電池システム１００から取り外されたか否かがＣＰＵ１５６によって判定される（ステップＳ１１）。セルスタック１０２の両端電圧は、セルスタック１０２と二次電池１２８とが非接続になることによって上昇する。これを利用して、ステップＳ１１ではＣＰＵ１５６が電圧検出回路１６４の検出結果に基づいて二次電池ユニット１２６が取り外されたか否かを判定する。具体的に、ＣＰＵ１５６は、セルスタック１０２の電圧が２５Ｖ（ボルト）程度から４０Ｖ程度に上昇すれば二次電池ユニット１２６が取り外されたと判定する。ステップＳ１１において二次電池ユニット１２６が取り外されたと判定されなければステップＳ１３に進み、交換フラグがオンされたか否かが判断される。交換フラグがオンされていなければステップＳ１に戻り、一方、交換フラグがオンされていればステップＳ５に戻る。

ステップＳ１１において二次電池ユニット１２６が燃料電池システム１００から取り外されたと判定されれば、セルスタック１０２から負荷４５への電力供給が制限される。

ここでは、ＣＰＵ１５６によってリレー１７４がオフに設定され、負荷４５とセルスタック１０２とが電気的に非接続になる。これによってセルスタック１０２から負荷４５への電力供給が停止される。これとともに、ＣＰＵ１５６は、クロック回路１５８からのクロック信号に基づいて、二次電池ユニット１２６が取り外されたと判定してからの待機時間の計測を開始する（ステップＳ１５）。

つづいて、表示部３２ｂに警告メッセージが表示されている場合には表示部３２ｂから警告メッセージが消去される（ステップＳ１７）。そして、図７に示す時間設定処理（ステップＳ１９）へ進む。

図７を参照して、ＣＰＵ１５６は、メモリ１６０に格納されている交換フラグがオンか否かを確認する（ステップＳ１９ａ）。ステップＳ１９ａにおいて交換フラグがオンであれば、ＣＰＵ１５６は交換フラグをオフに設定し（ステップＳ１９ｂ）、二次電池ユニット１２６が取り外されたと判定してから発電を停止するまでの時間として第１所定時間（ここでは１０秒）を設定する（ステップＳ１９ｃ）。一方、ステップＳ１９ａにおいて交換フラグがオフであれば、ステップＳ５において取得した蓄電率が８０％以上か否かを確認する（ステップＳ１９ｄ）。蓄電率が８０％以上であればステップＳ１９ｃに進む。一方、ステップＳ１９ｄにおいて蓄電率が８０％未満であれば、ＣＰＵ１５６は、二次電池ユニット１２６が取り外されたと判定してから発電を停止するまでの時間として第１所定時間よりも短い第２所定時間（ここでは５秒）を設定する（ステップＳ１９ｅ）。そして図４の処理に戻る。

つづいて、図８に示す第２報知処理（ステップＳ２１）へ進む。
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。

図４を参照して、その後、ステップＳ２３において、二次電池ユニット１２６が燃料電池システム１００に取り付けられたか否かが判定される。ここで、ＣＰＵ１５６は、セルスタック１０２の電圧が４０Ｖ程度から２５Ｖ程度に低下すれば二次電池ユニット１２６が取り付けられたと判定する。二次電池ユニット１２６が取り付けられていなければ、図１１に示す第３報知処理（ステップＳ２５）へ進む。

図１１を参照して、第３報知処理ではまず、ＣＰＵ１５６は、停止ボタン３４ａが押されたか否かを判定する（ステップＳ２５ａ）。停止ボタン３４ａが押されていない場合には図４の処理に戻る。停止ボタン３４ａが押された場合には、ＣＰＵ１５６は図１２に示す停止確認メッセージを表示部３２ｂに表示させる（ステップＳ２５ｂ）。具体的にはＣＰＵ１５６は『今すぐ発電を停止しますか？』等のメッセージを表示部３２ｂに表示させる。その後、発電を停止させてもよいか否かが判断される（ステップＳ２５ｃ）。たとえば停止ボタン３４ａが再度押されればセルスタック１０２の発電を停止させてもよいと判断して、発電停止処理が行われ(ステップＳ２５ｄ)、通常運転を終了する。一方、ステップＳ２５ｃにおいてたとえば入力部３２ｃの図示しないキャンセルボタンが押されれば、発電を停止しないと判断して、停止確認メッセージを表示部３２ｂから消去し（ステップＳ２５ｅ）、図４の処理に戻る。

つづいて、ステップＳ２７に進み、計測中の待機時間がステップＳ１９ｃまたはＳ１９ｅにおいて設定した所定時間に達すれば、発電停止処理を行い（ステップＳ２９）、通常運転を終了する。発電停止処理では、補機の駆動を停止させることによってセルスタック１０２の発電を停止させるとともに発電中メッセージ等の発電に関するメッセージを表示部３２ｂから消去する。ステップＳ２７において待機時間が所定時間に達していなければステップＳ２３に戻る。

また、ステップＳ２３においてセルスタック１０２の電圧が４０Ｖ程度から２５Ｖ程度に低下することによって二次電池ユニット１２６が取り付けられたと判定すれば、ＣＰＵ１５６は、待機時間の計測を停止するとともに待機時間をリセットする（ステップＳ３１）。そして、ステップＳ２１ｂまたはＳ２１ｃ（図８参照）において表示した発電中メッセージを表示部３２ｂから消去し（ステップＳ３３）、今回取り付けられた二次電池ユニット１２６の二次電池１２８の充電を開始する（ステップＳ３５）。その後、ステップＳ１３に戻る。

ステップＳ７において二次電池１２８の蓄電率が９８％以上であれば、ステップＳ２９に進み、発電停止処理を行い、通常運転を終了する。つまり、二次電池１２８が満充電であれば発電停止処理を行い、通常運転を終了する。

このような燃料電池システム１００によれば、セルスタック１０２の発電中に二次電池ユニット１２６すなわち二次電池１２８が取り外されたとＣＰＵ１５６が判定すれば、セルスタック１０２から負荷４５への電力供給が制限され、セルスタック１０２の発電を継続させるために必要な電力を確実に確保できる。したがって、二次電池ユニット１２６の取り外し後であっても確実に運転を継続できる。

二次電池１２８が取り外されたと判定されてからの待機時間が所定時間に達した場合は、二次電池１２８を充電する必要がないものとしてセルスタック１０２の発電を停止させることによって、無駄な発電を抑えることができる。ひいてはメタノール燃料を節約できる。

交換フラグがオンの場合や取り外された二次電池１２８の蓄電率が満充電時に近い場合（ここでは８０％以上）、ＣＰＵ１５６は、二次電池１２８ではない別の二次電池が燃料電池システム１００で充電されると判断して所定時間を長く設定する（ここでは第１所定時間：１０秒）。このように、二次電池１２８を交換する可能性が高い場合は所定時間が長く設定されることによって、十分な作業時間を確保でき、二次電池ユニット１２６の交換作業中にセルスタック１０２の発電が停止することを防止できる。

一方、交換フラグがオフでありかつ取り外された二次電池１２８の蓄電率が比較的小さい場合（ここでは８０％未満）、ＣＰＵ１５６は、当該二次電池１２８が商用電源等の外部電源で充電されると判断して所定時間を短く設定する（ここでは第２所定時間：５秒）。このように、燃料電池システム１００で二次電池１２８を充電する可能性が低い場合は所定時間が短く設定されることによって、メタノール燃料を節約できる。

二次電池１２８が取り外されたと判定されれば表示部３２ｂに第１または第２発電中メッセージを表示することによって、ドライバに二次電池１２８が充電可能であることを認識させることができ、ドライバに二次電池１２８の充電を促すことができる。

取り外された二次電池１２８の蓄電率が最低蓄電率（ここでは４０％）未満であれば表示部３２ｂに第１発電中メッセージを表示することによって、二次電池ユニット１２６を誤って取り外してしまった場合に二次電池１２８の充電を再開させることができる。ひいては、次回の運転時に当該二次電池１２８を用いて確実に通常運転に移行できる。

蓋２２が開いた状態でありかつ二次電池１２８の蓄電率が最低蓄電率未満であれば表示部３２ｂに取り外し警告メッセージを表示することによって、ドライバが二次電池ユニット１２６を誤って取り外すことを防止できる。

二次電池１２８が取り外された状態で停止ボタン３４ａが押された場合に表示部３２ｂに停止確認メッセージを表示することによって、ドライバが誤ってセルスタック１０２の発電を停止させることを防止できる。また、停止確認メッセージの表示後に、たとえば停止ボタン３４ａを再度押すことによってセルスタック１０２の発電を停止させることができるので、ドライバの利便性を向上できる。

セルスタック１０２の電圧を利用して二次電池１２８が燃料電池システム１００から取り外されたか否かを判定することによって、別にセンサ等を設ける必要がなく、燃料電池システム１００の構成を簡素にできる。

二次電池ユニット１２６を誤って取り外しても当該二次電池ユニット１２６の二次電池１２８の充電を確実に再開できるので、燃料電池システム１００は、外部電源から電力を得られる場所で停止するとは限らない自動二輪車１０に好適に用いられる。

なお、上述の実施形態では図４のステップＳ１５において、セルスタック１０２から負荷４５への電力供給を停止するようにしたが、この発明はこれに限定されない。たとえば、セルスタック１０２から負荷４５に供給される電力は、セルスタック１０２の発電により生じる電力とセルスタック１０２の発電を継続させるために必要な電力（補機の消費電力）との差（電力差）以下に制限されてもよい。すなわち、補機の駆動を継続できる範囲で負荷４５に電力を供給する。この場合、電圧検出回路１６４、電流検出回路１６６およびＣＰＵ１５６等によって当該電力差を算出する。そして、負荷コントローラ４６によって負荷４５の消費電力を当該電力差以下に制限することで負荷４５への電力供給を制限する。この場合、第１制御手段は、負荷コントローラ４６、電圧検出回路１６４、電流検出回路１６６およびＣＰＵ１５６等を含む。また、セルスタック１０２から負荷４５に当該電力差を超える電力が供給されないように電気回路１６２に制限回路を設けてもよい。

また、図４の動作では、燃料電池１０４の出力に関する情報としてセルスタック１０２の電圧を利用して、二次電池１２８が取り外されたか否かを判定する場合について説明した。しかし、この発明はこれに限定されない。

たとえば、セルスタック１０２の電圧と電流とを用いて抵抗や電力を算出し、それに基づいて判定するようにしてもよい。また、セルスタック１０２を構成する燃料電池１０４の電圧を検出し、それに基づいて判定するようにしてもよい。さらに、ＢＭＣ１３０によって取得される二次電池１２８に関する情報を利用して判定してもよい。具体的には、ＣＰＵ１５６は、ＢＭＣ１３０と通信可能でありＢＭＣ１３０からの情報を受信できれば二次電池１２８が取り付けられていると判定し、一方、ＢＭＣ１３０と通信不可能でありＢＭＣ１３０からの情報を受信できなければ二次電池１２８が取り外されていると判定する。この場合、ＢＭＣ１３０が取得手段に相当し、判定手段はＢＭＣ１３０とＣＰＵ１５６とを含む。その他にも、二次電池ユニット１２６の着脱を検出するためにたとえば高周波発振型、磁気型または静電容量型の近接センサ等を設けてもよい。この場合、当該センサが判定手段に含まれる。このように構成しても二次電池１２８が燃料電池システム１００から取り外されたか否かを簡単に判定できる。

さらに、上述の実施形態では、二次電池１２８とＢＭＣ１３０とを含む二次電池ユニット１２６を燃料電池システム１００に着脱する場合について説明したが、二次電池１２８だけを燃料電池システム１００に着脱するように構成されてもよいことはいうまでもない。

上述の実施形態では、表示操作部３２に表示部３２ｂと入力部３２ｃとを設ける場合について説明したが、表示操作部をタッチパネル式に構成してもよい。これによって、表示操作部の構成を簡素にできる。

なお、上述の実施形態では、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、改質器搭載型燃料電池システムや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にも適用できる。

さらに、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。

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、船舶等の任意の輸送機器に好適に用いることができる。

この発明の一実施形態の自動二輪車を示す左側面図である。 この発明の一実施形態の燃料電池システムの配管を示すシステム図である。 この発明の一実施形態の燃料電池システムの電気的構成を示すブロック図である。 この発明の一実施形態の燃料電池システムの主要動作の一例を示すフロー図である。 第１報知処理の一例を示すフロー図である。 警告メッセージの表示例を示す図解図である。 時間設定処理の一例を示すフロー図である。 第２報知処理の一例を示すフロー図である。 第１発電中メッセージの表示例を示す図解図である。 第２発電中メッセージの表示例を示す図解図である。 第３報知処理の一例を示すフロー図である。 停止確認メッセージの表示例を示す図解図である。

符号の説明

１０ 自動二輪車
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)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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。
6. 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。
7. 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。
8. 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。
9. 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。
10. 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。
11. 請求項１に記載の燃料電池システムを含む、輸送機器。
12. 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。
13. 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。
14. 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。
15. 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。
16. 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。
17. 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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