JP7314193B2 - 燃料電池システム - Google Patents

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Description

本発明は、負荷に電力を供給する燃料電池システムに関する。
下記特許文献１では、最大出力電力が異なる複数の燃料電池を備え、要求出力電力に応じて、それぞれの燃料電池による発電を制御する燃料電池システムが開示されている。
特開２０２０－０３１０３０号公報
上記特許文献１に記載の燃料電池システムは、最大出力電力が異なる複数の燃料電池を備える燃料電池システムの耐久性を向上させることを目的としたものである。しかし、出力電力変動に対する耐性が異なる電極部を有する複数の燃料電池を備える燃料電池システムの発電性能と耐久性とを両立させることについては改善の余地がある。
本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、出力電力変動に対する耐性が異なる電極部を有する２つの燃料電池を備える燃料電池システムであって、発電性能と耐久性とを両立させることができる燃料電池システムを提供することを目的とする。
本発明の態様は、第１電極材料からなる電極部を有する第１燃料電池と、前記第１電極材料よりも出力電圧変動に対する耐性が低い第２電極材料からなる電極部を有する第２燃料電池と、を備え、負荷に電力を供給する燃料電池システムであって、前記負荷の要求電力を取得する要求電力取得部と、前記要求電力に応じて前記第２燃料電池の出力電力の変動量が所定の制限変動量以下となるように前記第２燃料電池を制御するとともに、前記要求電力及び前記第２燃料電池の出力電力に応じて前記第１燃料電池を制御する制御部と、を有する。
本発明により、発電性能と耐久性とを両立させることができる。
燃料電池システムを有する車両のシステム図である。 カーボン担体の劣化について説明する図である。 発電制御装置で実行される発電制御処理の流れを示すフローチャートである。 要求電力、第１燃料電池の出力電力、及び、第２燃料電池の出力電力のタイムチャートである。 発電制御装置で実行される発電制御処理の流れを示すフローチャートである。 要求電力、第１燃料電池の出力電力、及び、第２燃料電池の出力電力のタイムチャートである。
〔第１実施形態〕
図１は、燃料電池システム１０を有する車両１２のシステム図である。本実施形態の燃料電池システム１０は、燃料電池車両又は定置用燃料電池装置等に用いられ、要求電力Ｐｒに応じて電力を出力する発電システムである。本実施形態では、燃料電池システム１０が車両１２に搭載されている例を用いて説明する。
車両１２は、燃料電池システム１０、インバータ１４及びモータジェネレータ１６を有している。燃料電池システム１０から出力された電力は、インバータ１４において交流電力に変換され、モータジェネレータ１６に供給される。モータジェネレータ１６は、供給された電力により車輪１７を駆動する。モータジェネレータ１６は、本発明の負荷に相当する。
燃料電池システム１０は、第１燃料電池１８、第２燃料電池２０、バッテリ２２、バッテリ管理装置２４及び発電制御装置２６を有している。
第１燃料電池１８及び第２燃料電池２０は、反応ガスとして水素と空気を用いて発電する燃料電池である。
第１燃料電池１８は、白金合金を担持するカーボン担体として高グラファイト化カーボンが用いられた白金合金担持触媒からなる電極部を有する。第２燃料電池２０は、白金合金を担持するカーボン担体として高比表面積カーボンが用いられた白金合金担持触媒からなる電極部を有する。本実施形態のカーボン担体として用いられる高グラファイト化カーボンは、カーボン粉末が２７００℃～２８００℃で熱処理されたものである。本実施形態のカーボン担体として用いられる高比表面積カーボンとは、カーボン粉末が２４００℃～２５００℃で熱処理されたものである。つまり、本実施形態では、高グラファイト化カーボンは、高比表面積カーボンよりも高温で熱処理されている。なお、カーボン粉末は、カーボンブラックであってもよい。
図２は、カーボン担体の劣化について説明する図である。カーボン粉末の熱処理温度が高いほど、カーボン粉末の耐食性が向上するが、カーボン粉末の比表面積が減少する。一方、カーボン粉末の熱処理温度を低くすれば、カーボン粉末の比表面積は増大するが、カーボン粉末のグラファイト化が不足し、耐食性が低くなる。
高グラファイト化カーボンは、高比表面積カーボンに比べて熱処理温度が高い。そのため、高グラファイト化カーボンがカーボン担体として用いられた白金合金担持触媒は、高比表面積カーボンがカーボン担体として用いられた白金合金担持触媒と比べて、粒径が大きくなり、触媒活性が低下する。また、高比表面積カーボンがカーボン担体として用いられた白金合金担持触媒は、高グラファイト化カーボンがカーボン担体として用いられた白金合金担持触媒と比べて、カーボン担体の劣化速度が速く、早期に白金合金を担持できなくなる。
即ち、第１燃料電池１８は耐久性が高いものの発電性能は低く、第２燃料電池２０は発電性能は高いものの耐久性が低い。本実施形態の燃料電池システム１０では、第１燃料電池１８と第２燃料電池２０とを組み合わせることで、燃料電池システム１０全体として、耐久性と発電性能を確保している。
なお、高グラファイト化カーボンは、グラファイト（黒鉛）化度が高い炭素材料の総称であり、高比表面積カーボンは、単位質量当たりの表面積が大きい炭素材料の総称である。したがって、すべての高グラファイト化カーボンの熱処理温度が、高比表面積カーボンの熱処理温度よりも高いわけではない。また、すべての高グラファイト化カーボンや高比表面積カーボンが、粉末状であるわけではない。
バッテリ２２は、充放電可能な二次電池である。バッテリ２２は、モータジェネレータ１６に電力を供給するとともに、モータジェネレータ１６で回生された電力により充電される。また、バッテリ２２は、第１燃料電池１８及び第２燃料電池２０から出力された電力のうち、モータジェネレータ１６で消費されない余剰電力により充電される。バッテリ２２は、本発明の蓄電部に相当する。バッテリ管理装置２４は、バッテリ２２の充電状態を示すＳＯＣを管理し、バッテリ２２が過充電、過放電に至らないように充放電制御を行う。
発電制御装置２６は、演算部２８及び記憶部３０を有している。演算部２８は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等のプロセッサ、即ち、処理回路によって構成される。
演算部２８は、要求電力算出部３２、平均要求電力算出部３４及び制御部３６を有している。要求電力算出部３２、平均要求電力算出部３４及び制御部３６は、記憶部３０に記憶されているプログラムが演算部２８によって実行されることによって実現される。
なお、要求電力算出部３２、平均要求電力算出部３４及び制御部３６の少なくとも一部が、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）等の集積回路によって実現されるようにしてもよい。また、要求電力算出部３２、平均要求電力算出部３４及び制御部３６の少なくとも一部が、ディスクリートデバイスを含む電子回路によって構成されるようにしてもよい。
要求電力算出部３２は、アクセルペダル開度ＡＰＯに基づいて、要求電力Ｐｒを算出する。なお、要求電力Ｐｒは、燃料電池システム１０の外部で算出され、算出された要求電力Ｐｒが発電制御装置２６に入力されるようにしてもよい。要求電力算出部３２は、本発明の要求電力取得部に相当する。平均要求電力算出部３４は、所定期間における要求電力Ｐｒの時間平均を平均要求電力Ｐａとして算出する。
制御部３６は、要求電力Ｐｒ及び平均要求電力Ｐａ、並びに、バッテリ管理装置２４から送られてきたバッテリＳＯＣに基づき、第１燃料電池１８の発電電力の指令値である第１指令電力Ｗ１＊と、第２燃料電池２０の発電電力の指令値である第２指令電力Ｗ２＊を演算する。そして、制御部３６は、第１燃料電池１８の出力電力Ｗ１が第１指令電力Ｗ１＊となるように第１燃料電池１８を制御するとともに、第２燃料電池２０の出力電力Ｗ２が第２指令電力Ｗ２＊となるように第２燃料電池２０を制御する。
記憶部３０は、不図示の揮発性メモリと、不図示の不揮発性メモリとによって構成される。揮発性メモリとしては、例えばＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等が挙げられ得る。不揮発性メモリとしては、例えばＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリ等が挙げられ得る。データ等が、例えば揮発性メモリに記憶される。プログラム、テーブル、マップ等が、例えば不揮発性メモリに記憶される。記憶部３０の少なくとも一部が、上述したようなプロセッサ、集積回路等に備えられていてもよい。
［発電制御処理］
図３は、発電制御装置２６で実行される発電制御処理の流れを示すフローチャートである。発電制御処理は、車両１２の起動スイッチがオンである間、所定の周期で繰り返し実行される。
ステップＳ１において、要求電力算出部３２はアクセルペダル開度ＡＰＯに基づき要求電力Ｐｒを算出して、ステップＳ２へ移行する。
ステップＳ２において、平均要求電力算出部３４は所定期間における要求電力Ｐｒの時間平均を平均要求電力Ｐａとして算出して、ステップＳ３へ移行する。
ステップＳ３において、制御部３６は平均要求電力Ｐａが現在の第２燃料電池２０の出力電力Ｗ２以上であるか否かを判定する。平均要求電力Ｐａが出力電力Ｗ２以上である場合にはステップＳ４に移行し、平均要求電力Ｐａが出力電力Ｗ２未満である場合にはステップＳ７へ移行する。
ステップＳ４において、制御部３６は平均要求電力Ｐａと現在の第２燃料電池２０の出力電力Ｗ２との差が制限変動量ΔＷｌ以上であるか否かを判定する。平均要求電力Ｐａと出力電力Ｗ２との差が制限変動量ΔＷｌ以上である場合にはステップＳ５へ移行し、平均要求電力Ｐａと出力電力Ｗ２との差が制限変動量ΔＷｌ未満である場合にはステップＳ６へ移行する。
ステップＳ５において、制御部３６は第２指令電力Ｗ２＊を現在の第２燃料電池２０の出力電力Ｗ２と制限変動量ΔＷｌとの和に設定して、ステップＳ９へ移行する。
ステップＳ６において、制御部３６は、第２指令電力Ｗ２＊を平均要求電力Ｐａに設定して、ステップＳ９へ移行する。
ステップＳ７において、制御部３６は、現在の第２燃料電池２０の出力電力Ｗ２と平均要求電力Ｐａとの差が制限変動量ΔＷｌ以上であるか否かを判定する。出力電力Ｗ２と平均要求電力Ｐａとの差が制限変動量ΔＷｌ以上である場合にはステップＳ８へ移行し、出力電力Ｗ２と平均要求電力Ｐａとの差が制限変動量ΔＷｌ未満である場合にはステップＳ６へ移行する。
ステップＳ８において、制御部３６は第２指令電力Ｗ２＊を現在の第２燃料電池２０の出力電力Ｗ２と制限変動量ΔＷｌとの差に設定して、ステップＳ９へ移行する。
ステップＳ９において、制御部３６は、要求電力Ｐｒが第２指令電力Ｗ２＊以上であるか否かを判定する。要求電力Ｐｒが第２指令電力Ｗ２＊以上である場合にはステップＳ１０へ移行し、要求電力Ｐｒが第２指令電力Ｗ２＊未満である場合にはステップＳ１１へ移行する。
ステップＳ１０において、制御部３６は要求電力Ｐｒと第２指令電力Ｗ２＊との差を第１指令電力Ｗ１＊に設定して、ステップＳ１２へ移行する。
ステップＳ１１において、制御部３６は第１指令電力Ｗ１＊を０［Ｗ］に設定して、ステップＳ１２へ移行する。
ステップＳ１２において、制御部３６は、第１燃料電池１８の出力電力Ｗ１が設定した第１指令電力Ｗ１＊となるように第１燃料電池１８を制御するとともに、第２燃料電池２０の出力電力Ｗ２が第２指令電力Ｗ２＊となるように第２燃料電池２０を制御して、発電制御処理を終了する。
なお、上記では、制御部３６は、平均要求電力Ｐａに基づき第２指令電力Ｗ２＊を設定しているが、平均要求電力Ｐａに代えて要求電力Ｐｒに基づき第２指令電力Ｗ２＊を設定してもよい。
［作用効果］
図４は、要求電力Ｐｒ、第１燃料電池１８の出力電力Ｗ１、及び、第２燃料電池２０の出力電力Ｗ２のタイムチャートである。図４は、要求電力Ｐｒ、第１燃料電池１８の出力電力Ｗ１、及び、第２燃料電池２０の出力電力Ｗ２の時間変化のイメージを示したものであって、実際の時間変化を示すものではない。
本実施形態では、制御部３６は、第２燃料電池２０の出力電力Ｗ２の変動量が制限変動量ΔＷｌ以下となるように第２指令電力Ｗ２＊を設定して、第２燃料電池２０を制御する。そして、制御部３６は、要求電力Ｐｒに対して第２燃料電池２０の出力電力Ｗ２では足りない分の電力を補うように、第１燃料電池１８を制御する。これにより、第２燃料電池２０の出力電力Ｗ２の変動を抑制して電極部の劣化を抑制しつつ、要求電力Ｐｒの一部を、発電性能が高い第２燃料電池２０の出力電力Ｗ２により賄うことが可能となる。そして、要求電力Ｐｒの時間変動分については、第１燃料電池１８の出力電力Ｗ１により追従させることが可能となる。よって、燃料電池システム１０全体として、耐久性と発電性能を確保できる。
また、本実施形態では、制御部３６は、第２指令電力Ｗ２＊を平均要求電力Ｐａに基づいて設定する。要求電力Ｐｒの変動量に対して、平均要求電力Ｐａの変動量は小さくなるため、第２指令電力Ｗ２＊の変動量も小さくできる。
また、制御部３６は、平均要求電力Ｐａに対して現在の第２燃料電池２０の出力電力Ｗ２が小さい場合には、第２指令電力Ｗ２＊を現在の第２燃料電池２０の出力電力Ｗ２と制限変動量ΔＷｌとの和に設定する。これにより、第２燃料電池２０の出力電力Ｗ２を制限変動量ΔＷｌで漸増させることができる。
また、制御部３６は、平均要求電力Ｐａに対して、現在の第２燃料電池２０の出力電力Ｗ２が大きい場合には、第２指令電力Ｗ２＊を現在の第２燃料電池２０の出力電力Ｗ２と制限変動量ΔＷｌとの差に設定する。これにより、第２燃料電池２０の出力電力Ｗ２を制限変動量ΔＷｌで漸減させることができる。
〔第２実施形態〕
本実施形態では、要求電力Ｐｒに対する第１燃料電池１８の出力電力Ｗ１と第２燃料電池２０の出力電力Ｗ２との余剰電力をバッテリ２２に充電させる。
［発電制御処理］
図５は、発電制御装置２６で実行される発電制御処理の流れを示すフローチャートである。発電制御処理は、車両１２の起動スイッチがオンである間、所定の周期で繰り返し実行される。
ステップＳ２１において、要求電力算出部３２はアクセルペダル開度ＡＰＯに基づき要求電力Ｐｒを算出して、ステップＳ２２へ移行する。
ステップＳ２２において、平均要求電力算出部３４は所定期間における要求電力Ｐｒの時間平均を平均要求電力Ｐａとして算出して、ステップＳ２３へ移行する。
ステップＳ２３において、制御部３６は、バッテリ２２のＳＯＣが第１閾値Ｔｈ１以上であるか否かを判定する。バッテリ２２のＳＯＣが第１閾値Ｔｈ１以上である場合にはステップＳ２４へ移行し、バッテリ２２のＳＯＣが第１閾値Ｔｈ１未満である場合にはステップＳ２５へ移行する。バッテリ２２のＳＯＣが第１閾値Ｔｈ１以上である状態は、バッテリ２２の充電レベルが高い状態であり、過充電回避のためバッテリ２２の充電ができない状態を示す。
ステップＳ２４において、制御部３６は、第２指令電力Ｗ２＊を０［Ｗ］に設定し、第１指令電力Ｗ１＊を要求電力Ｐｒに設定して、ステップＳ３８に移行する。
ステップＳ２５において、制御部３６は、平均要求電力Ｐａが現在の第２燃料電池２０の出力電力Ｗ２以上であるか否かを判定する。平均要求電力Ｐａが出力電力Ｗ２以上である場合にはステップＳ２６に移行し、平均要求電力Ｐａが出力電力Ｗ２未満である場合にはステップＳ２９へ移行する。
ステップＳ２６において、制御部３６は平均要求電力Ｐａと現在の第２燃料電池２０の出力電力Ｗ２との差が制限変動量ΔＷｌ以上であるか否かを判定する。平均要求電力Ｐａと出力電力Ｗ２との差が制限変動量ΔＷｌ以上である場合にはステップＳ２７へ移行し、平均要求電力Ｐａと出力電力Ｗ２との差が制限変動量ΔＷｌ未満である場合にはステップＳ２８へ移行する。
ステップＳ２７において、制御部３６は第２指令電力Ｗ２＊を現在の第２燃料電池２０の出力電力Ｗ２と制限変動量ΔＷｌとの和に設定して、ステップＳ３１へ移行する。
ステップＳ２８において、制御部３６は、第２指令電力Ｗ２＊を平均要求電力Ｐａに設定して、ステップＳ３１へ移行する。
ステップＳ２９において、制御部３６は、現在の第２燃料電池２０の出力電力Ｗ２と平均要求電力Ｐａとの差が制限変動量ΔＷｌ以上であるか否かを判定する。出力電力Ｗ２と平均要求電力Ｐａとの差が制限変動量ΔＷｌ以上である場合にはステップＳ３０へ移行し、出力電力Ｗ２と平均要求電力Ｐａとの差が制限変動量ΔＷｌ未満である場合にはステップＳ２８へ移行する。
ステップＳ３０において、制御部３６は第２指令電力Ｗ２＊を現在の第２燃料電池２０の出力電力Ｗ２と制限変動量ΔＷｌとの差に設定して、ステップＳ３１へ移行する。
ステップＳ３１において、制御部３６は、バッテリ２２のＳＯＣが第２閾値Ｔｈ２以上であるか否かを判定する。バッテリ２２のＳＯＣが第２閾値Ｔｈ２以上である場合にはステップＳ３２へ移行し、バッテリ２２のＳＯＣが第２閾値Ｔｈ２未満である場合にはステップＳ３５へ移行する。第２閾値Ｔｈ２は、第１閾値Ｔｈ１よりも小さい値である。バッテリ２２のＳＯＣが第２閾値Ｔｈ２以上第１閾値Ｔｈ１未満である状態は、バッテリ２２の充電レベルが中程度であり、満充電まで余裕があるためバッテリ２２に充電できる状態である。バッテリ２２のＳＯＣが第２閾値Ｔｈ２未満である状態は、バッテリ２２の充電レベルが低く、過放電を防ぐために、バッテリ２２の充電が必要な状態である。
ステップＳ３２において、制御部３６は、要求電力Ｐｒが第２指令電力Ｗ２＊以上であるか否かを判定する。要求電力Ｐｒが第２指令電力Ｗ２＊以上である場合にはステップＳ３３へ移行し、要求電力Ｐｒが第２指令電力Ｗ２＊未満である場合にはステップＳ３４へ移行する。
ステップＳ３３において、制御部３６は要求電力Ｐｒと第２指令電力Ｗ２＊との差を第１指令電力Ｗ１＊に設定して、ステップＳ３８へ移行する。
ステップＳ３４において、制御部３６は第１指令電力Ｗ１＊を０［Ｗ］に設定して、ステップＳ３８へ移行する。
ステップＳ３５において、制御部３６は、要求電力Ｐｒが第２指令電力Ｗ２＊以上であるか否かを判定する。要求電力Ｐｒが第２指令電力Ｗ２＊以上である場合にはステップＳ３６へ移行し、要求電力Ｐｒが第２指令電力Ｗ２＊未満である場合にはステップＳ３７へ移行する。
ステップＳ３６において、制御部３６は要求電力Ｐｒと第２指令電力Ｗ２＊との差に充電電力Ｗｂを加えて第１指令電力Ｗ１＊に設定して、ステップＳ３８に移行する。
ステップＳ３７において、制御部３６は充電電力Ｗｂを第１指令電力Ｗ１＊に設定して、ステップＳ３８へ移行する。
ステップＳ３８において、制御部３６は、第１燃料電池１８の出力電力Ｗ１が設定した第１指令電力Ｗ１＊となるように第１燃料電池１８を制御するとともに、第２燃料電池２０の出力電力Ｗ２が第２指令電力Ｗ２＊となるように第２燃料電池２０を制御して、発電制御処理を終了する。
［作用効果］
図６は、要求電力Ｐｒ、第１燃料電池１８の出力電力Ｗ１、及び、第２燃料電池２０の出力電力Ｗ２のタイムチャートである。図６は、要求電力Ｐｒ、第１燃料電池１８の出力電力Ｗ１、及び、第２燃料電池２０の出力電力Ｗ２の時間変化のイメージを示したものであって、実際の時間変化を示すものではない。
本実施形態では、第１燃料電池１８の出力電力Ｗ１、及び、第２燃料電池２０の出力電力Ｗ２のうち要求電力Ｐｒよりも大きい余剰電力をバッテリ２２に供給する。これにより、余剰電力が破棄されることなく、バッテリ２２に蓄電できる。なお、燃料電池システム１０が定置用燃料電池装置に用いられてる場合には、余剰電力を電力網に供給してもよい。
また、本実施形態では、制御部３６は、バッテリ２２のＳＯＣが高い状態にあるときには、第２指令電力Ｗ２＊を０［Ｗ］に設定し、第１燃料電池１８のみで発電を行う。バッテリ２２に充電できない状態にあるときには、第１燃料電池１８の出力電力Ｗ１を要求電力Ｐｒの変化に追従させることにより、余剰電力を発生させないようにできる。
〔実施形態から得られる技術的思想〕
上記実施形態から把握しうる技術的思想について、以下に記載する。
第１電極材料からなる電極部を有する第１燃料電池（１８）と、前記第１電極材料よりも出力電圧変動に対する耐性が低い第２電極材料からなる電極部を有する第２燃料電池（２０）と、を備え、負荷（１６）に電力を供給する燃料電池システム（１０）であって、前記負荷の要求電力を取得する要求電力取得部（３２）と、前記要求電力に応じて前記第２燃料電池の出力電力の変動量が所定の制限変動量以下となるように前記第２燃料電池を制御するとともに、前記要求電力及び前記第２燃料電池の出力電力に応じて前記第１燃料電池を制御する制御部（３６）と、を有する。
上記の燃料電池システムであって、前記制御部は、出力電力が第１指令電力となるように前記第１燃料電池を制御し、出力電力が第２指令電力となるように前記第２燃料電池を制御し、前記第２指令電力が前記要求電力よりも小さいときには、前記要求電力と前記第２指令電力との差を前記第１指令電力としてもよい。
上記の燃料電池システムであって、前記制御部は、出力電力が第１指令電力となるように前記第１燃料電池を制御し、出力電力が第２指令電力となるように前記第２燃料電池を制御し、前記第２指令電力が前記要求電力よりも大きいときには、前記第１指令電力を０［Ｗ］とし、前記第２指令電力と前記要求電力との差分である余剰電力を前記負荷以外に供給してもよい。
上記の燃料電池システムであって、蓄電部（２２）を有し、前記制御部は、出力電力が第１指令電力となるように前記第１燃料電池を制御し、出力電力が第２指令電力となるように前記第２燃料電池を制御し、前記蓄電部の充電レベルが所定範囲にある場合であって、前記第２指令電力が前記要求電力よりも小さいときには、前記要求電力と前記第２指令電力との差を前記第１指令電力とし、前記第２指令電力が前記要求電力よりも大きいときには、前記第１指令電力を０［Ｗ］とし、前記第２指令電力と前記要求電力との差分である余剰電力を前記蓄電部に供給してもよい。
上記の燃料電池システムであって、前記制御部は、前記蓄電部の充電レベルが前記所定範囲よりも高い場合には、前記第２指令電力を０［Ｗ］とし、前記第１指令電力を前記要求電力としてもよい。
上記の燃料電池システムであって、所定期間における前記要求電力の時間平均を平均要求電力として算出する平均要求電力算出部（３４）を有し、前記制御部は、前記第２指令電力を前記平均要求電力とし、前記蓄電部の充電レベルが前記所定範囲よりも低い場合であって、前記第２指令電力が前記要求電力よりも小さいときには、前記要求電力と前記第２指令電力との差に充電電力を加えて前記第１指令電力として、前記充電電力を前記蓄電部に供給し、前記第２指令電力が前記要求電力よりも大きいときには、前記第１指令電力を前記充電電力とし、前記第２指令電力と前記要求電力との差分である余剰電力及び前記充電電力を前記蓄電部に供給してもよい。
上記の燃料電池システムであって、前記制御部は、前記第２燃料電池の出力電力が前記要求電力よりも低い場合には、前記第２燃料電池の出力電力を前記制限変動量で漸増させてもよい。
上記の燃料電池システムであって、前記制御部は、前記第２燃料電池の出力電力が前記要求電力よりも高い場合には、前記第２燃料電池の出力電力を前記制限変動量で漸減させてもよい。
上記の燃料電池システムであって、前記第１電極材料は、２７００℃～２８００℃の温度範囲で熱処理されたカーボン粉末により形成されたカーボン担体に白金合金が担持された白金合金担持触媒により形成され、前記第２電極材料は、２４００℃～２５００℃の温度範囲で熱処理されたカーボン粉末により形成されたカーボン担体に白金合金が担持された白金合金担持触媒により形成されてもよい。
１０…燃料電池システム １８…第１燃料電池
２０…第２燃料電池 ２２…バッテリ（蓄電部）
３２…要求電力算出部（要求電力取得部） ３４…平均要求電力算出部
３６…制御部

Claims (8)

  1. 第１電極材料からなる電極部を有する第１燃料電池と、
    前記第１電極材料よりも出力電圧変動に対する耐性が低い第２電極材料からなる電極部を有する第２燃料電池と、
    を備え、負荷に電力を供給する燃料電池システムであって、
    前記負荷の要求電力を取得する要求電力取得部と、
    前記要求電力に応じて前記第２燃料電池の出力電力の変動量が所定の制限変動量以下となるように前記第２燃料電池を制御するとともに、前記要求電力及び前記第２燃料電池の出力電力に応じて前記第１燃料電池を制御する制御部と、
    を有する、燃料電池システム。
  2. 請求項１に記載の燃料電池システムであって、
    前記制御部は、
    出力電力が第１指令電力となるように前記第１燃料電池を制御し、
    出力電力が第２指令電力となるように前記第２燃料電池を制御し、
    前記第２指令電力が前記要求電力よりも小さいときには、前記要求電力と前記第２指令電力との差を前記第１指令電力とする、燃料電池システム。
  3. 請求項１又は２に記載の燃料電池システムであって、
    前記制御部は、
    出力電力が第１指令電力となるように前記第１燃料電池を制御し、
    出力電力が第２指令電力となるように前記第２燃料電池を制御し、
    前記第２指令電力が前記要求電力よりも大きいときには、前記第１指令電力を０［Ｗ］とし、前記第２指令電力と前記要求電力との差分である余剰電力を前記負荷以外に供給する、燃料電池システム。
  4. 請求項１に記載の燃料電池システムであって、
    蓄電部を有し、
    前記制御部は、
    出力電力が第１指令電力となるように前記第１燃料電池を制御し、
    出力電力が第２指令電力となるように前記第２燃料電池を制御し、
    前記蓄電部の充電レベルが所定範囲にある場合であって、
    前記第２指令電力が前記要求電力よりも小さいときには、前記要求電力と前記第２指令電力との差を前記第１指令電力とし、
    前記第２指令電力が前記要求電力よりも大きいときには、前記第１指令電力を０［Ｗ］とし、前記第２指令電力と前記要求電力との差分である余剰電力を前記蓄電部に供給する、燃料電池システム。
  5. 請求項４に記載の燃料電池システムであって、
    前記制御部は、
    前記蓄電部の充電レベルが前記所定範囲よりも高い場合には、前記第２指令電力を０［Ｗ］とし、前記第１指令電力を前記要求電力とする、燃料電池システム。
  6. 請求項４又は５に記載の燃料電池システムであって、
    所定期間における前記要求電力の時間平均を平均要求電力として算出する平均要求電力算出部を有し、
    前記制御部は、
    前記第２指令電力を前記平均要求電力とし、
    前記蓄電部の充電レベルが前記所定範囲よりも低い場合であって、
    前記第２指令電力が前記要求電力よりも小さいときには、前記要求電力と前記第２指令電力との差に充電電力を加えて前記第１指令電力として、前記充電電力を前記蓄電部に供給し、
    前記第２指令電力が前記要求電力よりも大きいときには、前記第１指令電力を前記充電電力とし、前記第２指令電力と前記要求電力との差分である余剰電力及び前記充電電力を前記蓄電部に供給する、燃料電池システム。
  7. 請求項１～６のいずれか１項に記載の燃料電池システムであって、
    前記制御部は、前記第２燃料電池の出力電力が前記要求電力よりも低い場合には、前記第２燃料電池の出力電力を前記制限変動量で漸増させる、燃料電池システム。
  8. 請求項１～７のいずれか１項に記載の燃料電池システムであって、
    前記制御部は、前記第２燃料電池の出力電力が前記要求電力よりも高い場合には、前記第２燃料電池の出力電力を前記制限変動量で漸減させる、燃料電池システム。
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